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multi-hAzard monitoring and earLy wARning systeM

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L’intelligence artificielle trace une route sécurisée dans un ciel dangereux

Un prototype de système d’intelligence artificielle qui fournit des informations précises sur les événements naturels tels que les orages et les nuages de cendres volcaniques pourrait aider les avions à éviter les dangers et les perturbations.

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Les événements naturels tels que les orages et les nuages de cendres volcaniques posent de sérieux problèmes de sécurité au secteur de l’aviation. Le coût des perturbations causées par les orages à l’aviation dans toute l’Europe était estimé à 2,2 milliards EUR en 2019. En outre, les aérosols et les gaz provenant de catastrophes naturelles telles que les feux de forêt et la poussière du désert peuvent également fortement réduire la visibilité et endommager les moteurs. Même la météorologie spatiale – comme les vents solaires – peut avoir un impact sur l’aviation en perturbant les communications par satellite et en augmentant l’exposition aux radiations. «Le problème pour l’aviation ne réside pas dans le manque d’informations sur ces phénomènes, mais dans le fait que ces informations ne disposent pas d’une précision suffisante», explique Manuel Soler, coordinateur du projet ALARM (multi-hAzard monitoring and earLy wARning systeM) de l’Université Carlos III Madrid, en Espagne. «La gestion du trafic aérien (ATM) et les pilotes ont besoin de plus de précision. Ils doivent par exemple savoir à quelle altitude s’élève un panache volcanique de cendres et de SO2. Prévoir les grandes zones où la convection (avec l’activité orageuse associée) se manifestera est relativement facile; ce qui est délicat, c’est de prévoir exactement le développement de l’orage lui-même, dans quelle zone précise, par exemple au-dessus d’un aéroport, et à quel moment précis.»

Prévoir l’avenir

Le projet ALARM a été financé dans le cadre de l’entreprise commune SESAR, un partenariat public-privé mis en place pour moderniser le système d’ATM européen. Il a cherché à faire progresser le secteur de l’aviation vers cet objectif en développant un prototype de système de surveillance et d’alerte précoce pour divers dangers. Pour ce faire, il a recueilli des données en temps quasi réel provenant de systèmes au sol et satellitaires. Ces informations très précises ont ensuite été traitées et incorporées dans des modèles permettant d’identifier le déplacement de particules et des gaz résultant de catastrophes naturelles, ainsi que de situations météorologiques extrêmes. «La première étape a consisté à fournir une sorte d’instantané de ce qui se passe», ajoute Manuel Soler. «Pour ce faire, nous avons combiné les données provenant de satellites en orbite basse et géostationnaires, afin de pouvoir surveiller et différencier les particules dans l’atmosphère. Cela nous a permis d’améliorer la qualité des informations sur les éruptions volcaniques, les tempêtes de sable et les feux de forêt.» La deuxième étape a consisté à développer des modèles prédictifs. Manuel Soler et son équipe voulaient être en mesure de fournir au secteur de l’aviation des prévisions couvrant une période allant d’une heure à un jour à l’avance. L’objectif était de rendre ces données utiles: L’ATM pourrait utiliser ces modèles prédictifs pour effectuer des déviations en vol, ou tout simplement reprogrammer des vols. Pour ce faire, ils ont appliqué l’intelligence artificielle (IA) aux données d’observation et aux observations historiques. Le prototype de système d’IA du projet a «appris» des prévisions localisées et des observations météorologiques passées, afin de pouvoir mieux prédire l’évolution probable de tout événement naturel donné. Cela pourrait par exemple permettre de prévoir avec précision le comportement d’un orage violent au-dessus d’un aéroport.

Points chauds climatiques

La fourniture d’un prototype de service de surveillance en temps réel, ainsi que d’outils de prévision pour les orages, les éruptions volcaniques, les nuages de poussière et la météo spatiale, a été une réussite majeure du projet ALARM. Des exemples représentatifs ont été réalisés dans des aéroports tels que Bruxelles et Milan Malpensa, et la plateforme du système d’alerte est libre d’accès. Le projet a également innové en se concentrant sur le changement climatique induit par l’aviation. «Avec le projet ALARM, nous avons reconnu l’impact environnemental en tant que danger supplémentaire pour l’aviation», souligne Manuel Soler. «Des études ont révélé que les émissions de CO2 et non-CO2 de l’aviation, telles que les NOx, la vapeur d’eau et les traînées de condensation, ont un impact négatif sur le changement climatique.» Des prévisions météorologiques numériques ainsi que des fonctions liées au changement climatique ont permis d’identifier et de prévoir les points chauds climatiques potentiels qu’il convient d’éviter. Ceci pourrait contribuer à limiter l’impact négatif de l’aviation sur l’environnement. «Nous travaillons actuellement sur des indicateurs tels que la température, l’humidité, la pression et la couverture nuageuse, qui pourraient nous aider à mieux prévoir l’émergence de points chauds climatiques», explique Manuel Soler. «Nous pensons que la gestion du trafic aérien pourrait utiliser cette technologie pour identifier les points chauds et limiter le trafic dans cette zone, de la même manière que certaines villes interdisent certaines voitures pendant les périodes de forte pollution.» Cette technologie n’en est encore qu’à ses débuts, mais elle souligne les ambitions du consortium ALARM pour exploiter la puissance de l’IA afin d’améliorer la gestion du trafic aérien.

Mots‑clés

ALARM, IA, aviation, orages, volcaniques, climatiques, pilotes, satellite, SO2

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