Pré­dire les ca­tas­trophes : mis­sion im­pos­sible ?

Sa­tel­lites et or­di­na­teurs peinent en­core à an­ti­ci­per les co­lères de notre pla­nète.

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Dans la zone At­lan­tique, cet au­tomne, les ou­ra­gans Har­vey, Ir­ma et Ma­ria ont tué près de 250 per­sonnes. Au Viet­nam, en oc­tobre, inon­da­tions et autres glis­se­ments de ter­rain ont fait une soixan­taine de morts. Tan­dis qu’au Mexique, le bi­lan des trois séismes qui ont frap­pé le pays en sep­tembre at­teint 474 vic­times. Et on ne vous parle pas des 14 mil­lions de res­ca­pés de ca­ta­clysmes, qui se re­trouvent chaque an­née pri­vés de toit, d’après les sta­tis­tiques du Bu­reau des Na­tions unies pour la ré­duc­tion des risques de ca­tas­trophes.

Face à de tels ra­vages, la science ne s’en sort pas in­demne, elle non plus. L’homme a in­ven­té la voi­ture sans pi­lote, le concombre trans­gé­nique et la piz­za im­pri­mée en 3D. Et nous ne se­rions pas ca­pables d’an­ti­ci­per les co­lères de la na­ture ? Face à ces dé­luges meur­triers, ces érup­tions vol­ca­niques, ces trem­ble­ments de terre et ces cy­clones dé­vas­ta­teurs, nos lo­gi­ciels se ré­vèlent trop sou­vent im­puis­sants. En tout cas lors­qu’il s’agit de réa­li­ser des pré­dic­tions suf­fi­sam­ment tôt pour pré­ve­nir ou éva­cuer les po­pu­la­tions. Ce défi lan­cé par la Na­ture est un des en­jeux de ce siècle. À quoi bon nous bas­si­ner sur les ver­tus sup­po­sées du big da­ta et de l’in­tel­li­gence ar­ti­fi­cielle, si c’est pour battre des cham­pions de jeu de go ?

Les es­poirs de par­ve­nir, un jour, à per­cer les se­crets de ces ca­tas­trophes ne sont pour­tant pas per­dus. Pour l’heure, c’est sur­tout l’ob­ser­va­tion sa­tel­li­taire qui les nour­rit. Le pre­mier pro­gramme d’en­ver­gure re­monte à 1998, avec le pro­jet eu­ro­péen Glo­bal Mo­ni­to­ring for En­vi­ron­ment and Se­cu­ri­ty (GMES). So­nob­jec­tif?Scru­ter­le­globe sous toutes ses cou­tures au moyen de sa­tel­lites et d’ou­tils d’ana­lyse des sols afin de consti­tuer une gi­gan­tesque base de don­nées et, ain­si, de mieux cer­ner les me­naces qui planent sur nos têtes.

Vues co­per­ni­ciennes. Re­bap­ti­séCo­per­ni­cus en 2014, ce dis­po­si­tif a dé­col­lé la même an­née avec le lan­ce­ment des pre­miers sa­tel­lites d’ob­ser­va­tion Sen­ti­nel. On en compte cinq au­jourd’hui, qui sur­veillent les mi­lieux ma­rins, l’at­mo­sphère, l’en­vi­ron­ne­ment ter­restre et les évo­lu­tions du cli­mat avec leur ar­se­nal de cap­teurs high-tech. À elle seule, la trans­mis­sion des don­nées, réa­li­sée en qua­si-temps réel, re­lève de l’ex­ploit tech­no­lo­gique. Les images cap­tées par Sen­ti­nel sont d’abord ache­mi­nées par un rayon la­ser vers d’autres sa­tel­lites en basse or­bite, qui les dif­fusent en­suite au sol via un fais­ceau hert­zien à haut dé­bit. Dis­poa­vant nibles en quelques mi­nutes, les pho­tos sont alors té­lé­char­geables li­bre­ment. Mais Co­per­ni­cus ne se contente pas de “shoo­ter” à tout va. Connec­té aux agences lo­cales de pro­tec­tion ci­vile, son ser­vice de ges­tion des ur­gences in­clut, no­tam­ment, des pré­vi­sions à dix jours sur les risques de feux de fo­rêts dans le monde en­tier. Il est aus­si do­té d’un sys­tème d’alarme aux inon­da­tions qui surveille chaque ri­vière d’Eu­rope, afin de ré­agir le plus tôt pos­sible aux crues dé­vas­ta­trices.

À terre, les “yeux” de Co­per­ni­cus pour­raient être se­con­dés par quelques dis­po­si­tifs ori­gi­naux bé­né­fi­ciant de tech­no­lo­gies de pointe. Tes­té en Ita­lie, aux Pays-Bas et en An­gle­terre, le pro­jet WeSen­seIt, par exemple, im­plique le pu­blic en l’in­vi­tant à prendre des me­sures, au moyen d’un simple smart­phone. “Lorsque l’eau monte, les ha­bi­tants n’ont qu’à prendre des pho­tos ta­guées des cours d’eau

de­puis les berges”, ex­plique Fa­bio Ci­ra­ve­gna, co­or­di­na­teur à l’uni­ver­si­té de Shef­field de ce pro­jet fi­nan­cé par la Communauté eu­ro­péenne. Quant au pro­jet Ur­banF­lood, il vise à se­mer des cap­teurs pour contrô­ler le ni­veau de l’eau et l’état des digues. Un lo­gi­ciel éva­lue ain­si les risques de rup­ture puis, le cas échéant, lance un signal en dé­ter­mi­nant la vi­tesse d’inon­da­tion dans les en­vi­rons. Il sug­gère même dif­fé­rentes so­lu­tions pour éva­cuer les ri­ve­rains.

Car les sa­tel­lites ne peuvent pas tout, sur­tout lors­qu’il s’agit de ca­rac­té­ri­ser la pro­gres­sion de phé­no­mènes ex­trêmes, tels les ou­ra­gans. Si la plu­part des dé­pres­sions sont an­non­cées même la for­ma­tion de l’oeil du cy­clone, ces pré­vi­sions res­tent très li­mi­tées dans le temps, à deux ou trois jours maxi­mum. En outre, les tra­jec­toires an­non­cées sont ré­gu­liè­re­ment contre­dites par les faits. Dans le­cas­del’ou­ra­ganMa­ria,pa­rexemple, la mé­téo­ro­lo­gie a, une nou­velle fois, mon­tré ses li­mites, ne sa­chant pas an­ti­ci­per la mue d’une ba­nale tem­pête tro­pi­cale en fé­roce ou­ra­gan de ca­té­go­rie 5, avec des ra­fales à plus de 250 ki­lo­mètres par heure.

L’IN­TEL­LI­GENCE AR­TI­FI­CIELLE NE SER­VI­RAIT QU’À BATTRE DES CHAM­PIONS DE JEU DE GO ?

Stu­peur et trem­ble­ments. Pré­dire les séismes est un autre casse-tête, à ce jour ir­ré­so­lu. Des pro­grès ont pour­tant été réa­li­sés de­puis une ving­taine d’an­nées, grâce à de nou­veaux sys­tèmes d’alerte. Dé­ployés sous terre ou sous la mer, des cap­teurs re­pèrent les pre­miers fré­mis­se­ments, et dé­tectent les ondes P, in­of­fen­sives, quelques se­condes seule­ment avant les ondes S, bien plus vio­lentes. Même si ces alertes pré­coces, comme les ap­pellent les sis­mo­logues, ne sont pas la pa­na­cée, elles peuvent sau­ver des vies. Au Ja­pon, en 2010, ce dis­po­si­tif a ain­si in­ter­rom­pu un com­bat de su­mo dif­fu­sé sur la chaîne NHK afin d’ex­hor­ter les té­lé­spec­ta­teurs to­kyoïtes à se mettre à l’abri une di­zaine de se­condes avant la se­cousse. Un trem­ble­ment de terre de ma­gni­tude 6,6 sur l’échelle de Rich­ter, qui compte neuf de­grés de puis­sance, ve­nait d’être lo­ca­li­sé au large des côtes nip­pones. Mais la né­ces­si­té d’ins­tal­ler des mil­liers de cap­teurs sur de vastes su­per­fi­cies rend le sys­tème coû­teux et im­pos­sible à dé­ployer dans toutes les ré­gions ha­bi­tées de la pla­nète.

Pour com­bler cette la­cune, Ben­ja­min Brooks, cher­cheur à l’US Geo­lo­gi­cal Sur­vey, l’Ins­ti­tut d’études géo­lo­giques des États-Unis, sug­gère tout sim­ple­ment de s’en re­mettre… à nos smart­phones. Son idée ? Ex­ploi­ter les ac­cé­lé­ro­mètres, ces dé­tec­teurs de mou­ve­ment in­té­grés dans nos té­lé­phones por­tables en com­plé­ment des puces GPS, pour lan­cer un signal

d’alerte à des cen­taines de ki­lo­mètres à la ronde. Certes moins pré­cis que des cap­teurs scien­ti­fiques, les com­po­sants de nos mo­biles sont, se­lon ce scien­ti­fique, suf­fi­sam­ment fiables pour dé­tec­ter de puis­sants séismes, de ma­gni­tude 6 au mi­ni­mum. Se­lon ses si­mu­la­tions, ce signal au­rait per­mis d’aver­tir les ha­bi­tants de To­kyo dix se­condes avant la se­cousse pro­pa­gée de­puis Tō­ho­ku, lors du séisme meur­trier de mars 2011 res­pon­sable de l’ac­ci­dent nu­cléaire de Fu­ku­shi­ma. Ce temps d’an­ti­ci­pa­tion pour­rait être mis à pro­fit pour abri­ter des en­fants.

Une pré­ven­tion plus ef­fi­cace né­ces­si­te­rait d’ aver­tir les po­pu­la­tion s plu­sieurs jours à l’ avance. Tous les si smo­lo­guesn’ ont pas aban­don­né cette idée. “Mais ce n’est pas pour de­main”, pré­vient, lu­cide, Pas­cal Ber­nard, sis­mo­logue à l’Ins­ti­tut de phy­sique du globe de Pa­ris et au­teur d’un re­mar­quable ou­vrage de vul­ga­ri­sa­tion

(Pour­quoi la terre tremble, aux édi­tions Be­lin). À plu­sieurs re­prises pour­tant, des cher­cheurs avaient cru dé­cro­cher ce Graal, tan­tôt en dé­ce­lant des cou­rants élec­triques sou­ter­rains, tan­tôt en dé­tec­tant des éma­na­tions de ra­don, un gaz ra­dio­ac­tif, d’autres fois en­core en cap­tant des rayon­ne­ments élec­tro­ma­gné­tiques de­puis l’es­pace. Cer­tains ont même cru dé­ce­ler des signes an­non­cia­teurs de fu­reur tel­lu­rique dans le com­por­te­mentdes ani­maux. Cinq jours avant le séisme qui a frap­pé L’Aqui­la en Ita­lie, le 6 avril 2009, les cra­pauds des en­vi­rons avaient dé­ser­té la zone alors qu’ils étaient en pleine pé­riode de re­pro­duc­tion. D’où l’hy­po­thèse que les ba­tra­ciens au­raient été per­tur­bés par les chan­ge­ments de com­po­si­tion des eaux, dus à des éma­na­tions de gaz avant le séisme, ou par la pro­pa­ga­tion d’ondes in­dé­tec­tables par des hu­mains. Mais­fau­ted’étude sé­rieuse sur le su­jet, leur thèse n’a pu être prou­vée et cette piste, comme les pré­cé­dentes, a donc été aban­don­née.

Pour cer­tains sis­mo­logues, ces ten­ta­tives de pré­dic­tions se­raient vaines. D’après ces scep­tiques, la rup­ture d’une faille se­rait tout sim­ple­ment le fruit du ha­sard et, donc, im­pré­vi­sible. Cette théo­rie vient pour­tant d’être tout ré­cem­ment contre­dite : cet été, à Los Ala­mos, aux États-Unis, une in­tel­li­gence ar­ti­fi­cielle (IA) a éta­bli une cor­ré­la­tion in­édite entre des ondes so­nores et l’état de ten­sion d’une faille sis­mique.Jus­qu’ ici, ces si­gnaux étaient consi­dé­rés comme des bruits de fond, né­gli­gés par les scien­ti­fiques. Grâce à leur dé­tec­tion et leur ana­lyse, l’IA a pu pré­dire, avec un taux de réus­site de 90 %, le mo­ment pré­cis de rup­ture de la faille et donc du séisme, si­mu­lé en la­bo­ra­toire sur un dis­po­si­tif proche des condi­tions réelles.

Au-des­sous du vol­can. La dé­tec­tion de ces per­tur­ba­tions consti­tue éga­le­ment un en­jeu pour les vol­ca­no­logues. L’une de leurs tech­niques consiste à son­der les sols aux alen­tours d’un vol­can pour y dé­ce­ler des tré­mors, ces mi­cro-trem­ble­ments an­non­cia­teurs d’une érup­tion pro­chaine. Ils ins­tallent donc sur le ter­rain tout un ar­se­nal d’ins­tru­ments de me­sure, des tra­di­tion­nels sis­mo­graphes aux géo­di­mètres ou aux in­cli­no­mètres, qui servent à re­pé­rer les dé­for­ma­tions sus­pectes du cra­tère. Mais lorsque les se­cousses sont per­çues, il est sou­vent trop tard pour éva­cuer les po­pu­la­tions des en­vi­rons.

Un lo­gi­ciel, ré­cem­ment mis au point par des cher­cheurs des Uni­ver­si­tés de Bruxelles et de Cam­bridge, pour­rait chan­ger la donne, en son­dant la “res­pi­ra­tion” du vol­can. Son prin­cipe consiste à me­su­rer la vi­tesse des ondes sis­miques qui se pro­pagent sous le cra­tère. “Nos tra­vaux montrent que

celle-ci va­rie sen­si­ble­ment lorsque les roches de la chambre mag­ma­tique com­mencent à se di­la­ter, ce qui in­dique

qu’une érup­tion se pré­pare”, ré­vèle Co­ren­tin Cau­dron, cher­cheur au sein de l’Uni­ver­si­té libre de Bruxelles, qui a par­ti­ci­pé à ces tra­vaux. Une pe­tite ré­vo­lu­tion car, jus­qu’ici, la me­sure de la vi­tesse sis­mique obli­geait les vol­ca­no­logues à dé­clen­cher des ondes ar­ti­fi­cielles avec des ex­plo­sifs. Cette tech­nique n’au­to­ri­sait donc que des me­sures ponc­tuelles. Au contraire, le lo­gi­ciel MS Noise (Mo­ni­to­ring with Seis­mic Noise) offre l’avan­tage de sur­veiller les en­trailles d’un vol­can 24 h/24, en s’ap­puyant

sur un ré­seau de cap­teurs ul­tra­sen­sibles pla­cés sur les flancs du cra­tère, près du som­met.

Maisà­terme,peut-êtrea­vons-nous en­core plus à craindre du cos­mos que du bouillon­ne­ment vol­ca­nique. La Na­sa et l’Agence spa­tiale n’ex­cluent pas l’hy­po­thèse que le ciel nous tombe sur la tête. “Il ne s’agit pas de sa­voir si un as­té­roïde per­cu­te­ra un jour la Terre, mais seule­ment

quand”, a ré­cem­ment ex­pli­qué Jan Woer­ner, le pa­tron de l’Agence spa­tiale eu­ro­péenne (ESA) de­vant les mi­nistres des États membres de la com­mis­sion. Ras­su­rez-vous, sur ce coup-là, L’ESA et la Na­sa ont tout pré­vu. Une fois l’as­té­roïde re­pé­ré par leurs té­les­copes, une na­vette se­rait pro­pul­sée dans l’es­pace. Son ob­jec­tif : frap­per sa cible et la dé­vier de sa tra­jec­toire. Un pre­mier test an­tiAr­mag­ge­don pour­rait être me­né sur Di­dy­moon, un corps cé­leste dé­cou­vert voi­ci une ving­taine d’an­nées. Ver­dict en 2022. n STE­PHANE BARGE

DANS LE CAS DE L’OU­RA­GAN MA­RIA, LES MÉTÉOROLOGUES N’ONT PAS VU AR­RI­VER LE PIRE NOS PROPRES SMART­PHONES POUR­RAIENT NOUS AVER­TIR EN CAS DE SÉISME IM­MI­NENT

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