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FireCaster, la prédiction numérique pour combattre les incendies

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Le projet de recherche FireCaster (janvier 2017- juin 2021), financé par l’ANR (Agence nationale de la recherche) et coordonné par l’université de Corse, vise à fournir un outil d’aide à la décision face à un incendie. De premiers résultats encourageants viennent d’être publiés.

Le projet a, pour le moment, été développé en Corse, où les surfaces incendiées ont été divisées par six depuis 1985, pour atteindre 2 000 hectares aujourd’hui. La totalité de la surface de l’Île de beauté est potentiellement menacée par le feu et les chercheurs du laboratoire Sciences pour l’environnement (SPE, université de Corse) ont placé les incendies de végétation au cœur de leurs préoccupations de recherche depuis 20 ans.  

C’est donc dans ce contexte que les chercheurs du laboratoire SPE coordonnent le projet FireCaster, une plate-forme de prévision d’incendie et de réponse d’urgence, basée sur des scénarios et la simulation. La plate-forme intègre un simulateur, open source, de propagation, de comportement et d’impact du feu (Forefire).

L’enjeu est d’abord de simuler l’incendie, la modélisation d’un nombre important de paramètres physiques (et leur couplage) en dynamique, allant de la circulation des vents, la température de surface selon la géographie des lieux, le type, l’hygrométrie et l’étagement de la végétation au sol, l’énergie libérée par le feu… De plus, pour que l’outil de simulation numérique des incendies apporte une réelle aide à la décision aux pompiers, il est nécessaire que la maille de simulation ne dépasse pas 600 mètres de côté, soit moitié moins que les meilleurs logiciels de prévision de Météo-France. Les chercheurs espèrent pouvoir réduire encore la maille sur les reliefs les plus complexes. Par ailleurs, l’outil doit être réactif et répondre en permanence à la mise à jour de données multiples, de la météo haute résolution (600 mètres) toutes les deux minutes aux mesures de terrain notamment avec des drones.

Depuis janvier 2020, les drones sont sollicités en complément pour apporter des données en trois dimensions (3D) de la dynamique du feu. Ils vont permettre de prédire la forme tridimensionnelle d’un incendie au cours de son évolution, ainsi que la chaleur reçue par des cibles potentielles environnantes. Ainsi les pompiers sauront à quelle distance se maintenir et localiseront les zones prioritaires. Les prévisions de FireCaster permettront aussi d’alerter les maires des zones à risque d’incendie pour qu’ils anticipent les espaces à évacuer.


Cette simulation d’un incendie dans l’extrême sud de la Corse, malgré des conditions météo extrêmes (10 % d’humidité, vent de 90 km/h), est disponible en moins de 40 secondes de calcul.
© J-B. FILIPPI / FireCaster ; P. MERESSE / Entente Valabre ; D. CANALE / DFC in Le Journal du CNRS, 12 août 2020.

 

Le projet n’est pas terminé et son coordinateur espère améliorer ses prédictions grâce à une intelligence artificielle, car « en une fraction de seconde elle serait capable d’analyser le scénario le plus probable parmi des dizaines de millions de possibilités ». Mais cela ne sera possible qu’avec la dernière génération de supercalculateurs.

Depuis 2017, l’université de Corse possède un supercalculateur (Brando) qui ne figure pas parmi les cinq superordinateurs les plus puissants de France. Mais, depuis cet automne, les chercheurs de l’université de Corse utilisent également le supercalculateur Jean Zay du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) qui, après une extension à l’été 2020, serait le 10e superordinateur le plus puissant du monde. Sa vitesse de calcul atteint 28 millions de milliards d’opérations par seconde (28 pétaflops par seconde) ou l’équivalent de 70 000 ordinateurs de bureau ; ce qui est quand même cinq fois moins que le plus puissant supercalculateur du monde, le Summit d’IBM, le seul au monde à dépasser 100 pétaflops.

Néanmoins, la disponibilité de ces infrastructures de calcul est normalement suffisante pour permettre de nouveaux développements autour de la plate-forme FireCaster, y compris la possibilité pour les pompiers de tester des scénarios d’action vis-à-vis d’un départ d’incendie. Ces derniers utilisent d’ailleurs déjà la plate-forme à titre d’entraînement en choisissant des conditions météorologiques proches de la réalité du terrain.   

Les chercheurs pensent intégrer des indices économiques, humains et environnementaux à leurs modèles. Nul doute que grâce à la collaboration des chercheurs et à l’augmentation de la puissance de calcul, les simulations de ces catastrophes physiques vont beaucoup progresser. Mais nous n’avons pas encore inventé tout ce que nous allions en faire.

Du fait du réchauffement climatique, on s’attend à une hausse du nombre de feux de forêt en France et dans le monde, et ce genre de technologies pourrait donc s’avérer indispensable dans les années à venir. La France, précurseur dans le domaine, a donc une carte à jouer dans un monde où la recherche scientifique est dominée par le duo sino-américain. Par ailleurs, cette technologie s’inscrit dans une volonté croissante de s’approcher du risque zéro en essayant de prévoir, grâce à la technologie, les situations dangereuses. Nous retrouvons cette tendance dans d’autres domaines, comme celui de la prévision des crimes où de nombreuses expériences sont menées, aux États-Unis mais également en France.

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Cet article est en accès libre jusqu'au 24/03/2021. Devenez membre pour accéder à l'ensemble des productions de l'association.

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