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En cas de catastrophe naturelle, chaque seconde compte. «La technologie peut nous faire gagner du temps et, lors d’une catastrophe naturelle, cela permet de sauver des vies», explique Arnau Folch, coordinateur du projet ChEESE (Centre of Excellence for Exascale in Solid Earth), financé par l’UE, et rattaché au Barcelona Supercomputing Center (BSC).
Arnau Folch et ses collègues dirigent une initiative visant à accroître l’utilité des technologies en cas de catastrophe naturelle. «Notre objectif consiste à exploiter, de manière optimale, la puissance considérable des supercalculateurs et à l’appliquer à l’évaluation des risques et aux systèmes d’alerte précoce pour les tremblements de terre, les tsunamis et les volcans», ajoute Arnau Folch.
Les superpouvoirs des supercalculateurs
Comme l’explique Arnau Folch, un supercalculateur (on parle également de calcul haute performance, ou HPC) est un ordinateur offrant un niveau de performance beaucoup plus élevé que ce que l’on peut faire avec un ordinateur de bureau ou un ordinateur portable classique. «Avec les supercalculateurs, on peut résoudre des centaines, voire des milliers de scénarios très rapidement, ce qui permet de disposer des résultats dans les délais extrêmement courts imposés par les situations d’urgence», fait-il remarquer.
Selon Arnau Folch, cette capacité est particulièrement importante lors d’une catastrophe naturelle en raison des nombreuses incertitudes souvent inhérentes à ce type de situation. «Grâce aux supercalculateurs, nous pouvons créer des prévisions probabilistes de tsunamis qui combinent des milliers de scénarios basés sur la physique, permettant d’émettre des alertes et d’anticiper leurs effets bien avant que la vague n’atteigne le rivage», explique Arnau Folch. «De même, il est possible de fournir des prévisions à haute résolution concernant les nuages de cendres volcaniques, afin d’aider les autorités aéronautiques civiles à s’y préparer.»
Ces solutions s’avèrent satisfaisantes à condition que les autorités aient accès à des simulations de supercalculateurs compilées et traitées, ce qui n’est pas toujours le cas. C’est la raison pour laquelle le projet ChEESE a concentré ses efforts sur ce que l’on appelle l’«urgent computing». «L’urgent computing est comparable à une infrastructure dédiée qui garantit aux autorités un accès immédiat aux simulations HPC et aux technologies associées dont elles ont besoin pour effectuer des calculs d’urgence», remarque Arnau Folch.
En l’occurrence, la solution d’urgent computing développée par ChEESE exploite à la fois le «capability computing» et le «capacity computing». Pour bien saisir la différence entre les deux, Arnau Folch explique que le capability computing a tendance à se concentrer sur les problèmes de grande envergure, tandis que le capacity computing permet plutôt d’exécuter de nombreuses simulations à petite échelle.
«Grâce au capability computing, les sismologues peuvent simuler le déclenchement et la propagation des tremblements de terre à des cadences élevées, jamais atteintes auparavant, et prévoir des effets tels que les tsunamis et les glissements de terrain», explique Arnau Folch. «Avec le capacity computing, de nombreuses simulations peuvent être combinées, chacune représentant un scénario différent, afin de prendre en compte les incertitudes du modèle.»
ChEESE au rendez-vous en cas d’éruption volcanique
Supercalculateurs, urgent computing, capability et capacity computing – voilà qui fait beaucoup de calculs. Mais quels résultats permettent-ils réellement d’obtenir? Le 19 septembre 2021, le monde a eu l’occasion de le découvrir.
C’est à ce moment que le volcan Cumbre Vieja, situé sur l’île de La Palma, aux Canaries, est entré en éruption. Depuis lors, il émet des coulées de lave dévastatrices ainsi que d’importantes quantités de cendres dans l’atmosphère, détruisant des propriétés, polluant l’air et perturbant le trafic aérien. À ce jour, plus de 1 000 maisons et immeubles ont été détruits et plus de 6 000 personnes ont dû être évacuées.
Pour faciliter la gestion de cette catastrophe, les autorités locales ont utilisé le démonstrateur pilote ChEESE consacré aux cendres volcaniques. «Depuis le début de l’éruption, ChEESE a fourni aux autorités locales des prévisions opérationnelles quotidiennes», explique Arnau Folch.
Le démonstrateur est basé sur un supercalculateur situé au BSC, qui effectue des calculs à différentes résolutions et couvre un certain nombre de scénarios éruptifs envisageables. Il comprend un système d’urgent computing dédié, qui permet à ChEESE de lancer ses simulations tous les matins entre 6 h et 7 h, et de fournir ses prévisions au plus tard à 7 h 30.
Une fois ces prévisions en main, les autorités locales sont capables de prédire avec précision ce qui pourrait se passer dans les deux jours suivants. «Les décideurs peuvent se faire une idée de la façon dont l’activité volcanique imminente affectera la circulation aérienne et, en se basant sur ces données, ils ont déjà la possibilité de commencer à réorganiser le trafic», ajoute Arnau Folch. «Ils peuvent également prévoir les problèmes liés à la qualité de l’air et mettre en œuvre des mesures de confinement pour les personnes vivant dans la zone d’exclusion.»
L’éruption de Cumbre Vieja prouve que l’utilisation des supercalculateurs permet aux autorités publiques d’agir plus rapidement et plus efficacement, et de réduire ainsi les dommages potentiels.
«Cette éruption montre clairement les avantages du recours à l’urgent computing dans les situations critiques», conclut Arnau Folch. «Cette approche permet non seulement d’informer les autorités au sujet des scénarios escomptés et de les aider à prendre de meilleures décisions, mais surtout de sauver des vies.»