Risques systémiques mondiaux à court terme : vers une modélisation des défaillances en cascade

par Louis Delannoy

Projet de thèse en Mathématiques Appliquées

Sous la direction de Emmanuel Prados.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique , en partenariat avec Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (laboratoire) depuis le 01-01-2020 .


  • Résumé

    Les sociétés modernes sont caractérisés par un très haut niveau d'interconnexions globales entre de nombreux secteurs d'activité économique. Ces interconnexions généralisées sont porteuses de risques d'instabilité intrinsèques, dits systémiques. La littérature consacrée aux risques systémiques est importante (voir par exemple Helbing 2013 et Centeno et al. 2015), mais pour l'instant les tentatives de modélisation spécifiques de ces risques et des enjeux de disruption associés sont assez limitées, et souvent sectorielles. Une grande partie de ces risques est directement liée aux changements globaux, dont l'ampleur, le rythme et l'accélération sont sans précédent depuis les cinquante dernières années (Steffen et al., 2015). Sans surprise donc, une partie importante des interconnexions entre ces risques reflète les liens existant entre les différents secteurs de changements globaux planétaires. Dans ce schéma, trois “nexus” sont identifiés. Le nexus water-food-energy est particulièrement important puisqu'il est le plus transversal, reliant les risques sociaux, économiques et environnementaux comptant parmi les plus importants. De fait, il existe un risque de disruption de nos structures d'approvisionnement en énergie et matières premières, notamment d'origine agricole, qui tient à la grande interconnexion des différents secteurs de notre société globalisée, au grand nombre de verrouillages sociotechniques et institutionnels et à leurs interactions, ainsi qu'aux fragilités des systèmes agricoles productivistes face au changement climatique, notamment à des événements extrêmes. Dans un tel contexte, les risques systémiques liés à la propagation de chocs divers à travers les différents secteurs d'activité sont donc réels et largement sous-estimés. Le terme “contagion systémique” utilisé pour désigner ce type de processus fait référence à la propagation d'une crise à l'ensemble de nos économies interconnectées et dont l'origine se situerait dans un secteur spécifique. Si des crises de ce type deviennent suffisamment nombreuses et/ou importantes, un risque d'effondrement peut en résulter à terme, si chacune d'elles produit une incapacité du système à retrouver un état similaire à son état antérieur. Ce type d'effondrement donc d'une série de paliers cumulatifs successifs. Dans l'état actuel des connaissances, ces risques restent mal connus. Toutefois, et en laissant de côté les aspects strictement (géo)politiques de la question, ils se prêtent relativement bien à un exercice de modélisation, dont l'objectif premier n'est pas d'obtenir des évaluations quantitatives précises, mais de dessiner une compréhension qualitative et semi-quantitative plus fine des enjeux, les modélisation existantes étant soit trop sectorielles, soit trop génériques. Se limiter aux interconnexions entre énergie, sécurité alimentaire, logistique et finance constitue un objectif ambitieux mais réaliste pour aborder ce genre de problématique. Plus précisément, le travail envisagé sur ce front porte sur l'élaboration d'un modèle de dynamique des systèmes de ce type de risque systémique.

  • Titre traduit

    Short-term global systemic risks: towards a cascading failures modeling


  • Résumé

    Modern societies are characterized by a very high level of global interconnections between many sectors of economic activity. The resulting generalized interdependences induce intrinsic, or 'systemic', risks of instability. If a vast literature has accordingly been developed (Helbing 2013, Centeno et al. 2015), the specific modeling attempts of these risks and the associated disruption issues are limited, and often sectoral. Many of these risks are directly related to global changes, whose magnitude, pace and acceleration are unprecedented in the last 50 years (Steffen et al. 2015). Not surprisingly, a significant part of these risks interconnections reflect the links between the different sectors of global change. In this scheme, three nexuses can be identified : the macro-economic imbalances nexus, the illegal economy nexus and the water-food-energy nexus. The latter | the most transversal across categories | is particularly significant, linking social, economic and environmental risks. In fact, our energy and raw material supply chains (including basic food staples) are particularly vulnerable, due to the great interconnection of the different sectors of our globalized society, the large number of socio-technical and institutional lock-ins and their interactions, as well as the fragility of productive agricultural systems in the face of climate change, particularly extreme events. However, systemic risks associated with the spread of various shocks across different sectors are real and largely underestimated. Triggered by the failure of one or several agents, and latter ampli ed by interaction mechanisms and systemic feedback, systemic failure can lead to failure cascades, and result in cross-sectorial disasters (Pescaroli & Alexander 2015). The term systemic contagion' can be used to refer to the propagation of a crisis of this type to all our interconnected economies. If crises of this type become sufficiently numerous and/or significant, the system may become unable to return to its prior state. A risk of collapse ultimately arises on the long term, characterized by a series of successive cumulative stages. In the current state of knowledge, it is fair to say that these risks remain poorly understood. However, and leaving aside strictly (geo)political issues, they lend themselves relatively well to a modeling exercise. The prime objective here shall not be to obtain precise quantitative assessments but rather to build a qualitative and semi-quantitative understanding of the problem, as existing models are either too sectoral or too idealized. Limiting ourselves to the interconnections between energy, food security, logistics and finance is an ambitious but realistic objective as a stepping-off point for this type of issue. More specifically, work on this front may focus on developing a systems dynamics model.