De l’intelligence artificielle à l’intelligence climatique
L’intelligence artificielle (IA) transforme rapidement de nombreux secteurs, et les services climatiques ne font pas exception. «De l’amélioration des prévisions météorologiques à court terme aux projections climatiques à long terme, l’IA ouvre de nouvelles voies pour comprendre les extrêmes climatiques et y répondre», explique Andrea Castelletti, professeur à l’université polytechnique de Milan(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Le projet CLINT(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, y contribue. Le projet a développé un cadre d’IA innovant qui améliore la détection, l’analyse des causes, l’attribution et les projections futures d’événements extrêmes tels que les cyclones, les vagues de chaleur et les sécheresses. «En combinant l’innovation en apprentissage automatique, l’interprétabilité physique et le déploiement opérationnel, CLINT comble le fossé entre la science climatique de pointe et des services climatiques exploitables », ajoute Andrea Castelletti, qui est le coordinateur du projet.
Une suite de solutions basées sur l’IA
Rassemblant plus de 60 chercheurs de toute l’Europe, dont la majorité sont des scientifiques en début de carrière, le projet entend remédier à l’une des principales limites de la science du climat: la capacité à détecter et à cataloguer les événements météorologiques extrêmes. Pour ce faire, il s’est appuyé sur une série de techniques d’IA, notamment les réseaux neuronaux convolutifs, les auto-encodeurs et les approches de découverte causale. Il a ainsi pu développer une série de solutions, telles qu’un outil d’IA de détection des cyclones tropicaux, un cadre hybride IA-physique pour l’attribution des vagues de chaleur, et des méthodes d’apprentissage profond pour la reconstruction d’ensembles de données de précipitations incomplètes. «En exploitant la polyvalence de l’IA, nous avons considérablement amélioré la détection spatiale et temporelle des extrêmes et renforcé l’attribution des événements individuels au changement climatique anthropique», explique Andrea Castelletti. «Nous avons également reconstitué des ensembles de données d’observation incomplets et approfondi notre compréhension des événements extrêmes combinés et simultanés.»
Transposer les données climatiques en action climatique
Ces outils ne sont pas uniquement théoriques, ils peuvent fournir des services climatiques capable de piloter la prise de décision, et de traduire des informations climatiques complexes en informations exploitables. Par exemple, la solution de post-traitement hydrologique améliorée par l’IA du projet améliore considérablement les simulations de débit dans plus de 35 000 sous-bassins européens et planifie l’énergie en fonction du climat. Dans le secteur agricole, un modèle de substitution d’IA est utilisé pour réduire de quatre ordres de grandeur le coût de calcul des simulations de cultures, tout en maintenant un niveau élevé de précision prédictive. En outre, les indices de sécheresse basés sur l’impact du projet ont révélé un déplacement vers le nord des points chauds de la sécheresse en Europe, une information que les autorités peuvent exploiter pour déployer des mesures d’adaptation efficaces. «Ensemble, ces réalisations témoignent non seulement de l’excellence scientifique, mais aussi d’une forte capacité de diffusion, d’une collaboration interdisciplinaire et d’un haut niveau de préparation opérationnelle pour une application pratique», souligne Andrea Castelletti.
Intégrer l’intelligence artificielle dans les services climatiques
En intégrant l’IA dans les services climatiques, CLINT a contribué à une prise de décision plus solide, prospective et mieux informée sur le climat dans toute l’Europe. «Plus important encore, le projet CLINT a démontré que l’IA peut considérablement renforcer la capacité d’adaptation de l’Europe au changement climatique, non seulement grâce à l’innovation technologique, mais aussi grâce au partage des connaissances, à des pratiques scientifiques ouvertes et à l’autonomisation de la nouveau génération de chercheurs en climatologie», conclut Andrea Castelletti. Les chercheurs travaillent actuellement à l’opérationnalisation complète des services climatiques basés sur l’IA du projet, afin d’assurer leur viabilité à long terme et leur adoption par les autorités publiques, les fournisseurs de services climatiques et les parties prenantes privées.
