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L’IA pour prévoir les extrêmes de chaleur jusqu’à 15 jours à l’avance

Crédits : Copernicus sentinel /ESA.

Une nouvelle technique basée sur l’intelligence artificielle permettrait d’identifier et de prévoir les extrêmes de chaleur jusqu’à deux semaines à l’avance. Compte tenu des impacts environnementaux et socio-économiques associés à ces phénomènes, la méthode porte des implications potentiellement majeures. Les résultats paraîtront prochainement dans la revue Frontiers in Climate.

Anticiper la survenue d’évènements de chaleur extrême est une nécessité pour que nos sociétés puissent se préparer et s’organiser au mieux, en particulier dans un contexte de réchauffement global de la planète.

Or, en établissant de nouveaux records, ces évènements ont la particularité de repousser les frontières climatologiques connues. Ainsi, il est difficile de les appréhender sur la base des données historiques, aussi nombreuses soient-elles, puisqu’ils sont par définition sans précédent. Le recours aux modèles de climat demande quant à lui de produire de longues simulations afin d’explorer toute la gamme des possibles, ce qui est très coûteux en temps de calcul et en ressources informatiques. Enfin, les modèles eux-mêmes peuvent représenter de façon incorrecte les queues de distributions où résident les évènements les plus extrêmes.

L’apport de l’intelligence artificielle dans l’étude des extrêmes de chaleur

Pour pallier ces limitations, des chercheurs ont développé de nouveaux outils numériques qui permettent de simuler un large échantillon d’évènements rares pour un coût de calcul fixe. Parmi eux, de nombreux épisodes ne se sont encore jamais produits et constituent les évènements recherchés. En étudiant ce sous-ensemble de données, les scientifiques ont découvert que les canicules les plus extrêmes ont tendance à apparaître de façon synchrone dans l’hémisphère nord, à l’image de ce qu’il s’est par exemple produit au cours des étés 2018, 2019 et 2021 où l’ouest de l’Amérique du Nord, l’Europe ainsi que l’Asie ont été frappés simultanément.

thermomètre canicule
Crédits : Pixabay.

Cela est dû au schéma de télé-connexion lié à la propagation cohérente de larges ondulations du courant-jet aux moyennes et hautes latitudes boréales. Au lieu d’être perçue comme quelque chose d’anormal, la survenue quasi simultanée de plusieurs extrêmes à l’échelle d’un hémisphère est en réalité une signature à laquelle on doit s’attendre compte tenu de la dynamique propre à notre atmosphère.

Avec ces résultats, les auteurs espèrent améliorer l’étude statistique du climat et contribuer à l’élaboration de proxys pour l’identification des évènements rares dans les projections climatiques. Par ailleurs, ils pourraient bénéficier à la prévision météorologique en allongeant l’horizon temporel à partir duquel l’approche d’un extrême de ce type est détectable. Les résultats obtenus montrent que cet horizon peut aller jusqu’à quinze jours avant le début de l’épisode et que l’anticipation de sa fin va jusqu’à trente jours à l’avance lorsque l’évènement a débuté. Il reste désormais à confronter les attentes théoriques à la pratique.