Capteurs de pression et box internet : une révolution météorologique ?

Ce mercredi, Slate a publié un article qui dévoile une révolution en météorologie a priori encore endormie :

« Votre box internet peut révolutionner la prévision météo et sauver des vies (et personne ne le sait) »

Capture d'écran du site Slate.

Capture d’écran du site Slate.

En résumé, le raisonnement semble logique :

La prévision météorologique dépend maintenant très majoritairement des performances des modèles numériques. Ces modèles sont limités par leur résolution, autrement dit par les dimensions de la maille qu’ils utilisent pour représenter l’atmosphère (plus la maille est petite, et plus on se rapproche des caractéristiques d’un milieu continu comme l’atmosphère). Aujourd’hui, les outils numériques sont massivement développés, et peuvent facilement constituer des ensembles de données gigantesques. Donc, en intégrant des capteurs de pression atmosphérique dans les box internet, on peut constituer un immense réseau d’observations, et générer alors des prévisions d’une précision jamais égalée.

En pratique, on pourrait alors prévoir l’évolution précise des phénomènes d’échelle locale, en particulier les orages, mieux prévoir les tempêtes et autres phénomènes dangereux qui menacent la société. En somme, cette nouvelle technologie permettrait d’avoir une connaissance exacte du temps à venir jusqu’à des échelles restreintes, et donc de mieux s’en protéger.

Enthousiastes ? Alors, pourquoi attendre ? Parce que tout le monde se fait la guerre pour s’accaparer le marché et le potentiel économique considérable que représente les capacités futures de prévisions météorologiques.

 

Voilà une belle diatribe en faveur d’un développement collectif de la météorologie. Bien qu’on ait envie de partager cet engouement remarquable, on ne peut pas s’empêcher de nuancer cette image idyllique d’une révolution météorologique étouffée par les grandes entreprises qui veulent leur part du gâteau. Entre temps, Nicolas Baldeck, auteur de l’article de Slate, nous a gentiment fourni l’étude sur laquelle se base l’essentiel de la réflexion et nous a permis de fournir des réponses supplémentaires, et on le remercie pour sa réactivité. Vous pouvez lire cette étude ici : http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/BAMS-D-13-00188.1

Des données fiables ?

C’est sûrement la première interrogation qui surgit quand on se penche sur le sujet : quelle est la valeur d’une telle mesure de pression, au cœur d’une box internet chez des particuliers ? Le réseau d’observations météorologique s’est fondé sur une longue et immense mise aux normes, pour que des systèmes standards permettent de comparer facilement les mesures au quatre coins du monde (ou du moins de la France). En intégrant des capteurs de pression dans des box, on est sûrement loin de ces standards …

Ça tombe bien, c’est le point central de l’étude menée par Clifford F. Mass et Luke E. Madaus publiée en janvier 2014 dans le bulletin de l’American Meteorological Society. Ils expliquent comment les millions d’observation de la pression atmosphérique au sol par les capteurs de pression intégrés depuis 2012 dans certains smartphones peuvent servir à la prévision numérique du temps. Ils font part d’une précision surprenante de ces équipements, avec une marge de plus ou moins 2,6 hPa. A priori, ce n’est pas grand chose, mais si l’usage qui en est fait vise justement à faire de la haute-résolution et si l’objectif est d’arriver à percevoir les légères variations locales de pression, cette marge d’erreur devient considérable. Toutefois, l’étude souligne qu’en accumulant de nombreuses observations de pression sur la même zone, les erreurs peuvent être compensées en déterminant une valeur moyenne de cet ensemble de données. En somme, si l’outil manque de précision, ce défaut est compensé par le nombre important de mesures possibles. De plus, les données erronées sont facilement repérables et filtrables avant d’être exploitées.

Une répartition des mesures cohérente ?

À moins de demander à chaque personne d’aller se poster à des endroits clés, la répartition de ces observations ne sera pas du tout homogène et suivra la densité de population. Le nombre d’observations devrait donc exploser dans les grandes villes, tandis que la rase campagne resterait peu couverte par ces mesures de pression. Toutefois, malgré ces différences considérables, les régions peu couvertes dans cette étude aux États-Unis présentent parfois un nombre d’observations suffisant pour améliorer la précision des mesures actuellement faites qui n’exploitent pas les données de smartphones.

Concrètement, si une multiplication massive des capteurs de pression dans les smartphones peut en effet améliorer la précision des modèles de prévision à court-terme, ce gain de précision sera principalement sensible sur les lieux densément peuplés mais restera limitée dans les zones de campagne. De plus, des observations qui permettent d’avoir une cartographie barométrique de haute résolution ne peuvent pas être intégrées à un modèle numérique de plus faible résolution. Ainsi, cette technologie peut apporter une amélioration qui cible essentiellement les zones densément peuplées et qui ont les capacités informatiques nécessaires pour faire tourner des modèles à mailles très fines.

Néanmoins, l’équipe de chercheurs a essayé l’intégration de données issues de 350 smartphones, qui complètent un réseau de 110 observations METAR (réseau officiel des stations d’observations météorologiques). Lors d’un événement orageux le 30 juin 2013 sur l’état de Washington, les modélisations ont été plus précises et plus proches de la situation observées qu’une prévision issue du même modèle, sans les données de smartphones.

Pour en revenir à l’article de Slate, le fait de passer de smartphones aux box internet n’est pas anodin. Tout d’abord, ces boitiers chauffent, apparemment plus que nos téléphones : la mesure de la pression atmosphérique par ces puces devrait donc être adaptée à ce milieu bien particulier de la box internet. Ensuite, ces box sont reliées par un réseau câblé, un réseau qui s’avère en pratique assez sensible lors des temps agités, et tout particulièrement lors des orages. Si on y déploie un réseau d’observations de la pression atmosphérique, on risquerait d’avoir d’excellentes observations par temps calme, mais qui cesseraient d’émettre par temps orageux, faute de connexion internet : dommage pour un système qui voit son principal intérêt dans la prévision des orages ! En fait, on se demande même si on ne pourrait pas déjà exploiter les simples données de coupures du réseau pour obtenir des informations sur les phénomènes météorologiques locaux … Aussi, est-il nécessaire d’avoir 1 million de mesures de la pression atmosphérique sur Paris, où des équipements précis sont déjà installés ?

Pourquoi en appeler aux fournisseurs d’accès internet ?

La fin de l’article souligne les grandes tensions qui existent pour le partage des données météorologiques. En effet, avec un réseau cohérent de données fiables, on peut se permettre de faire tourner des modèles numériques, établir des prévisions, et … en développer des produits commerciaux. Ainsi, Météo-France garde jalousement ses petits trésors de chiffres, désignés comme garants de sa viabilité économique et vendus à prix d’or aux autres entreprises qui voudraient exploiter des données météorologiques précises. Les autres organismes ne sont pas en reste, bref : chacun veut son réseau. Voilà encore une différence de taille entre la France et les États-Unis, où a été menée l’étude : les données sont bien plus contrôlées ici, alors que les States ont une philosophie du service public bien tranchée, où tout est librement accessible. La tentation est grande, donc, de déployer un réseau alternatif et libre, mais on se demande si les FAI joueront le jeu, ou ne voudront pas, finalement, devenir des agents supplémentaires dans la guerre des données météo. Pour garantir un accès libre de ces données, il semblerait plus intéressant de cibler directement les particuliers, d’autant plus si l’équipement a un coût très faible.

Une meilleure prévention des risques météorologiques ?

Au-delà des contraintes techniques, on souhaite aussi revenir sur l’argumentation comme quoi ces box pourraient « sauver des vies », sous-entendu qu’une prévision plus précise nous préparerait mieux aux risques météo. L’exemple est donnée de ces grandes tempêtes dont les noms sont devenus célèbres en France : Lothar, Martin, Klaus, Xynthia, … Ces tempêtes ont été prévues à l’avance. Même si on ne les cernait pas, en effet, en détails, on savait à chaque fois qu’elles allaient être intenses plusieurs heures auparavant. Les pertes économiques et humaines qu’elles ont provoqué ne peuvent pas être attribuées à un seul manque de précision des prévisions. À vrai dire, il nous semble qu’à chacun de ces épisodes, les météorologistes étaient conscients des circonstances exceptionnelles, aussi bien du côté des professionnels que des amateurs. Les défauts de prévention des risques météorologiques se situent davantage du côté de la protection que celui de la prévision. En ce sens, on considère qu’un travail sur les interactions entre les prévisions météorologiques et la société aura plus d’impact sur les dégâts occasionnés qu’une amélioration des capacités prévisionnelles. Ce n’est pas seulement avec de meilleurs prévisions qu’on prévient mieux les risques.

Une révolution ?

L’utilisation de capteurs de pression atmosphérique en masse dans les smartphones, box internet ou autres appareils connectés présente bel et bien de nouvelles opportunités pour la prévision numérique du temps à court-terme. Avec le temps, un peu d’expériences et d’affinements, ces données seront probablement correctement assimilables à des modèles de prévision numérique à maille fine, et nous permettra sûrement de prévoir les orages et autres phénomènes locaux avec plus de précision, au moins sur les régions correctement couvertes par ces capteurs. Mais ce système présente de nombreuses limites, notamment sa couverture, son assimilation dans des modèles numériques adaptés, et son efficacité par rapport à un réseau d’observations coordonné. Cette nouvelle technologie s’inscrit dans un mouvement régulier depuis les années 60 en météorologie, avec l’évolution conjointe des capacités informatiques et des modèles de prévision numérique du temps. S’il s’agit bien d’une amélioration potentielle, cette multiplication des mesures n’a rien d’une révolution, dans la mesure où elle s’inscrit dans la continuité d’un programme lancé depuis bien longtemps, l’augmentation de la précision du réseau d’observations.

En revanche, donner à tout le monde la capacité de s’investir dans l’observation et la prévision – et pas seulement lui assigner les frais d’un système – se présente davantage comme une toute nouvelle façon d’appréhender la météo. L’intérêt principal n’est pas vraiment technologique : c’est la volonté de participer à une élaboration collective de la météo, ouverte à tous et pas seulement à des experts, qui nous semble véritablement novatrice. Elle s’inscrit clairement dans le mouvement des sciences ouvertes, libres et citoyennes, où chacun a conscience d’une responsabilité collective pour la construction des savoirs. Cette vision apparait particulièrement prometteuse dans le domaine de la météorologie, qui étudie un milieu continu (l’atmosphère) aux caractéristiques différentes à chaque échelle. Une météorologie ouverte pourrait impacter radicalement la façon dont les populations se protègent, où les communications de risques ne s’adresseraient plus à des individus complètement écartés de toute notion de météo, mais où elles s’adresseraient à des acteurs, aussi diffus soient-ils, d’une veille météorologique citoyenne.

 


 

NB : Nicolas Baldeck est le fondateur de la Fondation OpenMeteo qui développe un réseau ouvert et libre d’observations et de prévisions météorologiques, un combat qui mérite d’être soutenu sur http://openmeteofoundation.org/.

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