Les scientifiques ont créé un jumeau numérique de la Terre qui permet des simulations interactives de scénarios de catastrophes naturelles dans le cycle de l’eau afin de prévenir les inondations, les glissements de terrain et les sécheresses..
Google Earth permet à toute personne disposant d’un accès Internet d’explorer la surface de notre planète avec des détails incroyables. Et si nous pouvions également observer la température, les précipitations et d’autres phénomènes avec le même niveau de détail ? Et observer comment elles évoluent au fil du temps, ou même « expérimenter » vos valeurs pour voir ce qui pourrait arriver dans le futur ?
C’est exactement ce que promet un nouveau modèle de jumeau numérique de la Terre. Connue sous le nom de Plateforme hydrologique numérique Twin Earth (DTE), elle est développée avec le soutien de l’Agence spatiale européenne (ESA) et promesse être un outil révolutionnaire dans la lutte contre le changement climatique et la prévision des catastrophes naturelles.
Cycle de l’eau
DTE est un modèle virtuel haute résolution de notre planète qui simule le cycle de l’eau entre les différents compartiments qui composent l’hydrosphère et d’autres processus naturels. Il a été développé par des scientifiques et des ingénieurs d’Italie, des États-Unis, des Pays-Bas et du Sri Lanka, qui présentent leurs résultats dans la revue Frontiers in Science.
Le cycle de l’eau semble simple en théorie, mais les impacts humains, le changement climatique et la géographie complexe empêchent la prévision des inondations et des sécheresses.
En intégrant des données détaillées sur tous ces processus aux quatre coins du monde, des plus hauts sommets aux eaux souterraines les plus profondes, les scientifiques peuvent prédire des scénarios de catastrophes naturelles telles que des inondations, des glissements de terrain et des sécheresses.
Observations satellitaires
Le modèle a été créé en combinant des données satellitaires avec des mesures de l’humidité du sol, des précipitations, de l’épaisseur de la neige, de l’évaporation et du débit des rivières.
Le modèle, le premier du genre à utiliser des observations par satellite, ajoute des simulations informatiques et de l’intelligence artificielle pour reproduire et prédire les conditions de la Terre en temps réel.
Par exemple, en simulant un glissement de terrain, les risques et les conditions associés peuvent être surveillés comme s’ils se produisaient à ce moment-là et pourraient contribuer à éclairer les stratégies de gestion des ressources en eau et de résilience aux catastrophes de ce type.
Bref aperçu (en anglais) de la plateforme d’hydrologie Digital Twin Earth (DTE).
Bassin méditerranéen
Les scientifiques ont déjà commencé à travailler sur des études de cas spécifiques, comme celui du cycle de l’eau dans le bassin méditerranéen.
Le bassin méditerranéen a été sélectionné car il connaît des phénomènes météorologiques extrêmes, tels que des inondations et des sécheresses, et est fortement affecté par le changement climatique. Cela en a fait un point de départ utile pour développer des simulations pour des conditions de trop ou pas assez d’eau.
La vallée du Pô, dans le nord de l’Italie, a été choisie pour des études de cas de prototypage pour deux raisons. L’une d’entre elles est que la zone comprend des caractéristiques variées qui rendent le cycle de l’eau difficile à simuler, des montagnes avec des glaciers aux vallées avec des industries et des systèmes d’irrigation. La seconde est que des observations au sol de haute qualité sont disponibles pour cette zone, que les auteurs pourraient utiliser pour valider les données satellite.
De grands défis
Bien que la modélisation de l’équipe se concentre sur une région à grande échelle, il est également prévu d’étudier des études plus localisées. Mais pour l’instant, les scientifiques continuent de se concentrer sur les défis les plus importants et les plus persistants de son mécanisme.
Le modèle est en plein développement et prévoit de réviser ses algorithmes complexes à mesure que des quantités importantes de données continuent d’être ajoutées. Il est également proposé d’effectuer davantage d’observations au sol pour continuer à vérifier les données satellitaires.
À long terme, l’objectif est d’étendre ces modèles pour couvrir davantage d’aspects du système Terre et fournir un outil encore plus complet pour la gestion des risques et la planification des politiques environnementales.
Référence
Un jumeau numérique du cycle de l’eau terrestre : un aperçu du futur grâce à des observations de la Terre à haute résolution. Luca Brocca et coll. Devant. Sci., 5 mars 2024, Volume 1 – 2023.DOI:https://doi.org/10.3389/fsci.2023.1190191