GCRI · Science des systèmes et modélisation
Réseaux et cascades
Many systemic risks travel along networks: supply chains, power grids, financial exposures, transport and contact networks. Network models represent who is connected to whom and simulate how a failure or infection spreads. This page sets out how networks are built and analysed, how cascade models work and fail, and what evidence serves the institutions that use network analysis to manage interconnected risk.
Comment le travail se déroule.
Exécuteur de modèles couplés
Networks and cascades · Coupled model A · Scenario set 3
Graphe de couplage des modèles
nœuds : modèles · arêtes : variables échangées
Composants couplés
| Hydrologie | 1 day | ruissellement | Oui |
| Système électrique | 1 h | demande, pannes | Oui |
| Économie | 1 trimestre | production, prix | Partiel |
| Population | 1 year | exposition | Oui |
Sortie d'ensemble
Fig.Coupled model runner: example names and illustrative values, not a record or a live system.
Networks and cascades: how the risk develops.
La science des réseaux pour la dépendance, la contagion et les défaillance en cascade. The dossier below sets out how the risk develops, what is measured, where the data come from, how it is modelled and who decides.
Structure shapes spread
Highly connected nodes, short paths and clusters determine how fast and far a cascade travels. The same shock spreads differently on different structures.
Thresholds and load matter
Nodes fail when stress exceeds a threshold, and failed nodes shift load to neighbours, which can trigger further failures.
Missing links distort results
Real networks are rarely fully observed. Missing links can make a system look more or less fragile than it is.
Networks are layered
Real systèmes form multilayer networks, such as power and communications, where failures jump between the layers.
Aléas et exposition en Amérique du Nord.
Densité de population, eaux de crue et lumières nocturnes sur l'Amérique du Nord, d'après NASA GIBS. Chaque couche porte sa propre date.
La carte interactive requiert JavaScript ; la liste des couches et les sources figurent ci-dessous.
Couches 3
Aléas et exposition, pour cette page
À propos de cette couche
- Preuves
- Estimé
- Sources
- Gridded Population of the World v4.11 (NASA SEDAC (CIESIN, Université Columbia))
- Fournisseur
- NASA SEDAC (CIESIN, Université Columbia)
- Licence
- CC BY 4.0
- Millésime
- null ; estimation fondée sur le recensement, statique (2020)
- Résolution
- grille d'environ 1 km
- Incertitude
- Estimation fondée sur le recensement du nombre d'habitants par kilomètre carré en 2020, présentée comme contexte d'exposition ; ce n'est pas un décompte des personnes touchées par un aléa.
- Accessible par
- gibs.earthdata.nasa.gov, uniquement après que vous avez autorisé la carte en direct
À propos de cette couche
- Preuves
- Observé (les nuages laissent des lacunes)
- Sources
- Produit VIIRS d'inondation mondiale (NASA LANCE)
- Fournisseur
- NASA LANCE
- Licence
- Données ouvertes de la NASA
- Millésime
- quotidien ; détection satellitaire ; les nuages laissent des lacunes
- Les plus récents à la construction
- 2026-10-14
- Résolution
- grille d'environ 250 m
- Incertitude
- Détection satellitaire ; les nuages laissent des lacunes. Raster satellitaire ou de modèle tel que le fournisseur le publie. Les nuages, les lacunes de fauchée et les erreurs de restitution laissent des lacunes et du bruit ; les valeurs sont des indicateurs, et non des mesures en un lieu donné.
- Accessible par
- gibs.earthdata.nasa.gov, uniquement après que vous avez autorisé la carte en direct
À propos de cette couche
- Preuves
- Observé
- Sources
- VIIRS Black Marble (VNP46A2) (NASA LAADS DAAC)
- Fournisseur
- NASA LAADS DAAC
- Licence
- Données ouvertes de la NASA
- Millésime
- quotidien ; radiance satellitaire, corrigée de la lumière lunaire et de l'atmosphère
- Les plus récents à la construction
- 2026-10-12
- Résolution
- grille d'environ 500 m
- Incertitude
- Radiance nocturne satellitaire pour la date indiquée ; les lumières sont un indicateur indirect de la consommation d'électricité et des pannes, et non une mesure de l'approvisionnement ou de l'accès.
- Accessible par
- gibs.earthdata.nasa.gov, uniquement après que vous avez autorisé la carte en direct
À propos de cette couche
- Preuves
- Observé
- Sources
- VIIRS NOAA-20, réflectance corrigée (NASA LANCE)
- Fournisseur
- NASA LANCE
- Licence
- Données ouvertes de la NASA
- Millésime
- quotidien ; image satellitaire
- Les plus récents à la construction
- 2026-10-14
- Résolution
- grille d'environ 250 m
- Incertitude
- Image satellitaire. Raster satellitaire ou de modèle tel que le fournisseur le publie. Les nuages, les lacunes de fauchée et les erreurs de restitution laissent des lacunes et du bruit ; les valeurs sont des indicateurs, et non des mesures en un lieu donné.
- Accessible par
- gibs.earthdata.nasa.gov, uniquement après que vous avez autorisé la carte en direct
À propos de cette couche
- Preuves
- Observé (les nuages et l'heure de passage du satellite laissent des lacunes)
- Sources
- VIIRS NOAA-20 375 m (FIRMS) (NASA LANCE FIRMS)
- Fournisseur
- NASA LANCE FIRMS
- Licence
- Données ouvertes de la NASA
- Millésime
- quotidien ; détection satellitaire ; les nuages et l'heure de passage du satellite laissent des lacunes
- Les plus récents à la construction
- 2026-10-13
- Résolution
- grille d'environ 500 m
- Incertitude
- Détections satellitaires de points chauds pour le jour indiqué, y compris les torchères de gaz et la chaleur industrielle ; ce n'est pas un incendie confirmé, un rapport d'incident ni une alerte.
- Accessible par
- gibs.earthdata.nasa.gov, uniquement après que vous avez autorisé la carte en direct
À propos de cette couche
- Preuves
- Modélisé (dernière année publiée par GIBS)
- Sources
- MODIS Terra et Aqua, occupation du sol (MCD12Q1) (NASA LP DAAC)
- Fournisseur
- NASA LP DAAC
- Licence
- Données ouvertes de la NASA
- Millésime
- annuel ; classification satellitaire ; dernière année publiée par GIBS
- Les plus récents à la construction
- 2024-01-01
- Résolution
- grille d'environ 500 m
- Incertitude
- Classes d'occupation du sol par satellite pour l'année indiquée, y compris les terres cultivées ; une classification comportant des erreurs connues, et non un registre des exploitations agricoles.
- Accessible par
- gibs.earthdata.nasa.gov, uniquement après que vous avez autorisé la carte en direct
Clavier, lorsque la carte est active
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Dernière version disponible
NASA GIBS / EOSDIS · ASTER GDEM (METI, NASA) · Blue Marble (NASA) · © contributeurs d'OpenStreetMap (ODbL) · Natural Earth
Chargement des dernières images de la NASA.
Faites glisser pour déplacer. Ctrl ou ⌘ et défilement, pincement ou boutons pour zoomer ; survolez pour lire les valeurs sous le pointeur ; la réinitialisation ramène à la région.
Aléas et exposition, cadrés sur l'Amérique du Nord.Produits satellitaires et de modèles tels que la NASA les publie, chacun avec sa propre date. Ce sont des indicateurs, non des évaluations d'un lieu quelconque.
Données : NASA GIBS · ASTER GDEM · Blue Marble · © contributeurs d'OpenStreetMap · Natural Earth · NASA EONET · U.S. Geological Survey · NASA JPL OPERA DIST-ALERTSources et licences
- We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). Données ouvertes de la NASA
- We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). Données ouvertes de la NASA
- Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University. 2018. Gridded Population of the World, Version 4 (GPWv4): Population Density, Revision 11. NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). Sous licence CC BY 4.0. Couleurs redessinées à partir de la palette publiée ; valeurs moyennées dans des cellules hexagonales lorsque présentées (modifié). doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
- Produits VIIRS en quasi-temps réel (inondation, température de surface terrestre, couverture neigeuse, réflectance corrigée), NASA LANCE ; imagerie via NASA GIBS. Couleurs redessinées d'après la palette publiée ; valeurs moyennées dans des cellules hexagonales lorsque affichées (modifié). Données ouvertes de la NASA
- Lumières nocturnes VIIRS Black Marble, NASA Goddard Space Flight Center ; distribuées par le NASA Level-1 and Atmosphere Archive and Distribution System (LAADS DAAC) ; imagerie via NASA GIBS. Couleurs redessinées d'après la palette publiée ; valeurs moyennées dans des cellules hexagonales lorsque affichées (modifié). Données ouvertes de la NASA
- Fire Information for Resource Management System (FIRMS) de la NASA, produit de feux actifs VIIRS 375 m, NASA LANCE ; tuiles vectorielles via NASA GIBS. Couleurs redessinées d'après la palette publiée ; valeurs moyennées dans des cellules hexagonales lorsque affichées (modifié). Données ouvertes de la NASA
- Produits terrestres MODIS (indices de végétation, production primaire brute, occupation du sol), NASA LP DAAC et LANCE ; imagerie via NASA GIBS. Couleurs redessinées d'après la palette publiée ; valeurs moyennées dans des cellules hexagonales lorsque affichées (modifié). Données ouvertes de la NASA
- ASTER GDEM est un produit du METI et de la NASA (ASTER Global Digital Elevation Model V003, NASA LP DAAC) ; imagerie via NASA GIBS. Couleurs redessinées d'après la palette publiée ; valeurs moyennées dans des cellules hexagonales lorsque affichées (modifié). Citer comme : NASA/METI/AIST/Japan Spacesystems and U.S./Japan ASTER Science Team (2019). ASTER Global Digital Elevation Model V003. doi:10.5067/ASTER/ASTGTM.003. Données ouvertes de la NASA
- Réalisé avec Natural Earth. Données cartographiques vectorielles et matricielles libres sur naturalearthdata.com. Domaine public
- © Contributeurs d'OpenStreetMap (ODbL), via NASA GIBS (côtes, frontières, routes et noms de lieux). Couleurs redessinées d'après la palette publiée ; valeurs moyennées en cellules hexagonales lorsqu'elles sont affichées (modifié). ODbL
- Blue Marble, NASA Earth Observatory ; imagerie via NASA GIBS. Couleurs redessinées d'après la palette publiée ; valeurs moyennées dans des cellules hexagonales lorsque affichées (modifié). Données ouvertes de la NASA
- Contexte sur le globe et la carte plane : côtes, frontières, routes et toponymes issus des couches de référence NASA GIBS (données OpenStreetMap, ODbL, © contributeurs d'OpenStreetMap) ; imagerie Blue Marble comme fond facultatif ; relief 3D et lecture de l'altitude à partir de l'indice de couleur d'altitude ASTER GDEM (classes de 5 m à 200 m, exagérées pour la lisibilité). Les frontières sont tracées telles que publiées et n'impliquent aucune position sur un territoire.
- Événements en direct : suivi des événements naturels de l'Observatoire de la Terre de la NASA (EONET) ; les événements sont indicatifs et conservent les liens de leur source d'origine.
- En direct : les événements NASA EONET sont indicatifs et ne constituent pas des alertes officielles.
- En direct : U.S. Geological Survey. Les événements sont indicatifs et ne constituent pas des alertes d'autorités.
- Observed (EO): NASA JPL OPERA DIST-ALERT (contains modified Copernicus Sentinel data 2026). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
- NASA GIBS: We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
- Prévision du débit des cours d'eau sur 30 jours, avec fourchette (GloFAS via Open-Meteo) : contient des informations modifiées du service de gestion des urgences Copernicus 2026 ; ne constitue pas une alerte de crue.
- Données météorologiques d'Open-Meteo.com (https://open-meteo.com/), sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
- Les couches facultatives (11 sources dans la liste des couches : en direct, prévision, observées et contexte) affichent le crédit de leur fournisseur sur la carte et ici lorsqu'elles sont activées ; les prévisions sont des sorties de modèles et les indices dérivés sont des estimations.
Couches et dates
- Densité de population, 2020 : Population : CIESIN, Columbia University, Gridded Population of the World v4.11 (2018), NASA SEDAC, CC BY 4.0 · statique
- Eaux de crue, composite sur 3 jours : VIIRS Global Flood Product, NASA LANCE · 14 oct. 2026
- Lumières nocturnes, quotidien : VIIRS Black Marble (VNP46A2), NASA LAADS DAAC · 12 oct. 2026
- Couleurs naturelles : réflectance corrigée VIIRS NOAA-20, NASA LANCE · 13 oct. 2026
- Feux actifs et anomalies thermiques : VIIRS NOAA-20 375 m (FIRMS), NASA LANCE FIRMS · 13 oct. 2026
- Type de couverture terrestre (IGBP), annuel : MODIS Terra and Aqua land cover (MCD12Q1), NASA LP DAAC · 2024
Network models trace cascades across domains.
Network studies are designed for the série Risque et résilience systémiques mondiaux. Buldyrev and colleagues (2010) showed abrupt collapse in coupled networks; real systèmes have operators and buffers the theory omits.
- Network datasets under terms.
- Cascade case studies.
Model networks and cascades as a system. Run the cascade.
Assembled from the Nexus Standards area profile Normes sur les aléas composés et en cascade: the hazards it names, the systèmes and sectors that carry the loss, the controls that dampen it and the data that observe it. Choose the components, pick an initiating hazard and step through the cascade. The Map view places the run on an example geography with open data. Every coupling weight is a stated assumption you can change. A teaching model, not a forecast, an assessment or a certification. To model a place of your own choosing, open the full Constructeur de systèmes.
Aléas
- Natech event
- Chemical spill or leak (déclenché en aval)
- Emergency-response overload (déclenché en aval)
- Toxic gas release (set off downstream)
- Industrial fire (set off downstream)
Systèmes et couplages
Commandes
NS-0Constitution et principesNS-3UNI des enregistrements de risque (grammaire, table de correspondance héritée, autorité d'attribution)NS-9UNI contextuels (déploiements, instances, instances de programme)NS-11Vérification et suivi (éléments probants, attestations, observation de la conformité zero trust)NRS-H61Famille d'aléas : défaillance en cascade (NHS-1 sys.cascade)NRS-H62Famille d'aléas : événements composés et multialéas (NHS-1 sys.compound)NRS-H60Famille d'aléas : perturbation des chaînes d'approvisionnement et des flux (NHS-1 sys.supply-chain)NRS-H94Famille d'aléas : événements cyber systémiques (NHS-1 cyber.systemic-cyber)NRS-H107Famille d'aléas : concentration et monoculture de l'infrastructure numérique (NHS-1 tech.digital-concentration)NRS-H7Famille d'aléas : anomalies de la circulation à grande échelle (NHS-1 atmo.climate-mode)
Observation
- Copernicus EMS rapid mapping activations (listed for reference)
- OpenStreetMap planet and replication (listed for reference)
- ERA5 reanalysis (Copernicus Climate Data Store) (listed for reference)
- Pertes économiques directes attribuées aux catastrophes par rapport au PIB mondial
- Number of disruptions to basic services attributed to disasters
Géographie d'exemple
- Bangladesh : 134 cellules hexagonales
- Lumières nocturnes de ce soir, pannes (VIIRS Day/Night Band), NASA GIBS
- Carbon monoxide, smoke transport (AIRS), NASA GIBS
- Vegetation disturbance alerts, 30 m (OPERA DIST-ALERT), NASA GIBS
Ce qui est mesuré, et avec quelle qualité.
Chaque indicateur porte son unité, sa périodicité, le type de source qui le sous-tend et l'étiquette de preuve que porterait une valeur. Aucune valeur n'est affichée : un programme les fournit sous sa propre autorité.
| Indicateur | Unité | Fréquence | Type de source | Étiquette |
|---|---|---|---|---|
| Network size | nodes and links | per dataset | Network data | OBSERVÉ |
| Degree distribution | distribution shape | per dataset | Analyse de réseaux | ESTIMÉ |
| Centrality of key nodes | centrality score | per analysis | Analyse de réseaux | ESTIMÉ |
| Cascade size in simulation | share of nodes failed | per scenario | Cascade models | MODÉLISÉ |
| Data completeness | estimated share of links observed | per dataset | Data assessment | ESTIMÉ |
| Interlayer dependencies | nombre | per dataset | Multilayer network data | DÉCLARÉ |
How networks and cascades is modelled, measured and tested.
Le modèle, ses hypothèses, ses données et son incertitude, sous la forme qu'un scientifique ou un ingénieur vérifierait. Les structures suivent des méthodes publiées. Les valeurs représentées sont illustratives, ce ne sont pas des résultats.
Modèle, équations et hypothèses
The model structure used for networks and cascades, the assumptions it makes and how each is tested.
Ri = f(Hi, Ei, Vi, Ci)aléa, exposition, vulnérabilité et capacité à faire faceEAL = ∑k pk · Lksur les événements k de probabilité annuelle pkxt+1 = A xt + B ut + εtA carries the couplings, u the shock, ε the error| Hypothèse | Pourquoi il est réalisé | Comment il est testé |
|---|---|---|
| Aléa et exposition sont indépendants au sein d'un événement | Garde l'intégrale des pertes calculable | Comparer avec un ajustement de copule sur des relevés conjoints |
| Les couplages sont linéaires près du point de fonctionnement | Laisse les chocs se propager à travers A | Perturber au-delà de la plage linéaire et comparer |
| Les courbes de vulnérabilité se transposent d'un lieu à l'autre | Les courbes locales sont rarement disponibles | Valider par rapport aux pertes observées lorsqu'elles existent |
- Entrées
- jeux de données versionnés avec provenance
- Productions
- des distributions, jamais des nombres isolés
- Code
- publié avec la fiche de modèle et les tests
- Reproduction
- mêmes données, code, environnement et graine
D'où proviennent les données probantes.
Jeux de données publics et registres institutionnels nommés, chacun avec sa catégorie de licence. Les sources fournies dans le cadre d'accords ne sont utilisées que selon leurs conditions et ne sont jamais republiées.
| Sources | Ce qu'elle apporte | Catégorie de licence |
|---|---|---|
| Published network datasets such as SNAP and Netzschleuder | Benchmark networks for methods testing | Open, licence per dataset |
| Input-output and trade networks (OECD ICIO, BACI) | Economic dependency networks | Public, OECD terms; open, Etalab licence |
| Power grid network models for research | Grid topology datasets | Licence per dataset (to check) |
| NetworkX, igraph and graph-tool | Open-source network analysis software | Open source, BSD and GPL licences |
| Network science literature on cascades | Models and validation studies | Licence per publication |
Qui décide, et à quoi servent les données probantes.
systèmes Science and Modelling prepares evidence. The decisions below are taken by the authorities named, under their own rules, and never by the platform.
| Qui décide | La question | Données probantes servies par cette page |
|---|---|---|
| Analysts across Nexus platforms | Which network methods suit their dependency data | Construction guides; model comparisons |
| Regulators and operators | How to read network-based risk findings | Sensitivity analyses |
| Data owners | Which links most need to be observed | Missing link sensitivity |
Résultats que produit ce thème
- Network construction guides for dependency data
- Cascade model comparisons
- Sensitivity analyses for missing links
- Method notes for platforms using network analysis
What experts ask about networks.
- Which nodes or links, if removed, would cause the largest disruption?
- How does network structure, such as clustering or hubs, affect the spread of failures?
- When do small shocks trigger large cascades?
- How do interdependent networks, such as power and communications, amplify failures?
- How can redundancy and modularity make networks more robust?
How cascades happen.
Network science has shown that many real networks have heterogeneous structures, with a few highly connected hubs. Such networks are robust to random failures but vulnerable to targeted loss of hubs. The same structure that makes them efficient makes them fragile in specific ways.
Cascades occur when a failure overloads neighbours, which then fail in turn. In power grids, a line failure shifts flow to other lines; in finance, a default imposes losses on creditors; in supply chains, a missing part halts downstream production. Whether a shock stays local or spreads depends on load, capacity and connectivity.
Interdependent networks add risk. Power systèmes depend on communications for control, which depend on power. Failures can bounce between networks, producing larger collapses than either network alone would suffer.
Les méthodes et leurs limites.
- 01
Graph metrics
Centrality, connectivity and clustering measures, using science des réseaux. They describe structure but not dynamics.
- 02
Cascade models
Simulating failure propagation with load-redistribution or threshold rules. Results depend on assumed rules.
- 03
Interdependent network models
Coupling networks to study cross-system failure. Data on real interdependencies are scarce.
- 04
Robustness optimisation
Designing redundancy, using optimisation. Trade-offs with cost and efficiency.
Network data are often incomplete or confidential, and stylised models may not capture operational detail.
Comment c'est étudié, et ce que les méthodes ne peuvent pas dire.
- 01Science des réseaux et contagionReprésentations communes des réseaux · Comparaison des modèles de contagion · Analyse multicoucheAppliqué ici
- 02Systèmes complexes et modélisation multi-agentsNormes pour les modèles multi-agents · Analyse des rétroactions et des points de bascule · Indicateurs d'alerte précoceAppliqué ici
- 03Probabilités et statistiquesÉtalonnage bayésien · Notation propre des prédictions · Statistique d'ensembleAppliqué ici
- 04Calcul haute performance, en nuage et en périphérieConception d'ensembles dans les limites budgétaires · Orchestration des flux de travail · Environnements reproductiblesAppliqué ici
Where this page’s references lead.
Les organismes et documents à l'aune desquels cette page se lit. Les statuts et éditions changent ; chaque lien mène à l'organisme émetteur.
Questions et réponses.
What is a cascade in network science?
What is a multilayer network?
Why do missing links matter?
Are hubs always a weakness?
Can cascades be prevented?
What data are needed?
Do financial networks behave like power grids?
Apportez des éléments de preuve depuis cette page.
Rapports is the Consortium’s quarterly publication. What you know about this subject can become evidence, a case or a correction in the next edition, credited to you and published under CC BY 4.0 where it is your own work.
- E-mailPasserelle GW-GCRIL'envoyer depuis cette pageUne preuve, une correction, un cas, une méthode, un examen, une traduction ou un apport au profil. Elle arrive étiquetée avec cette page, afin que le rédacteur responsable la reçoive.
- ZenodoDépôt ouvertLe déposer et le soumettre à la communautéPubliez votre propre fiche sur Zenodo avec votre identifiant ORCID, puis soumettez-la à la communauté Reports qui s'y trouve. Des curateurs l'examinent ; le DOI reste le vôtre.
- RapportsGCRIVoir toutes les façons de contribuerLes types de contribution, la manière dont chacune est examinée, la reconnaissance accordée, la licence et ce qui n'est jamais accepté.
N'envoyez jamais de données personnelles, de détails sensibles sur des infrastructures ni rien que vous n'avez pas le droit de communiquer. Une contribution est examinée avant utilisation ; son envoi ne confère ni qualité d'auteur ni droits éditoriaux, et un parrainage n'achète jamais une conclusion.
Apportez une méthode, un jeu de données ou une question.
L'information et les demandes sont ouvertes dès aujourd'hui. Une demande reçoit une référence et indique l'étape suivante ; candidatures, paiements, allocations de calcul et inscriptions n'ouvrent que lorsque l'équipe, les conditions et la capacité d'examen existent.
Documents juridiques.
Les cartes, données et chiffres de ce site sont présentés à titre de contexte et d'information générale. Ils ne constituent ni des conseils, ni des prévisions, ni des alertes ; les limites de l'information sont exposées dans les Avertissements et les Notices sur les données.