Groupe de réflexion

Changement climatique : nouvelles perspectives

La représentation visuelle de l’information n’est pas seulement utilisée pour communiquer avec le public. Elle fait également partie des principaux outils exploités par la communauté scientifique pour comprendre les tendances environnementales à l’échelle de la planète. Lorsque les valeurs mesurées sont nombreuses, il est parfois indispensable de recourir à un dessin pour en dégager une vision globale. Les visuels ainsi créés superposent des couleurs et des motifs sur l’image du globe que nous connaissons, créant ainsi une image à la fois étrange et familière. De nombreux systèmes environnementaux évoluent trop lentement ou contiennent un trop grand nombre de variables interdépendantes qui sont difficiles à appréhender sans l’aide d’outils de visualisation. « La visualisation scientifique des données de simulation permet de zoomer à l’envie, d’avancer ou de reculer dans le temps, ainsi que de transformer et de filtrer les données de manière arbitraire (par exemple, en faisant ressortir en vert clair les régions dans lesquelles la divergence d’un champ vectoriel dépasse un certain seuil) », explique Chris Henze.

Figure 5 : image du projet ECCO (Estimating the Climate and Circulation of the Ocean) de la NASA. Cliquez ici pour voir l’animation*.

Chris Henze est responsable technique du groupe de visualisation de la division Advanced Supercomputing au sein du centre de recherche Ames de la NASA. Il travaille avec des scientifiques et des ingénieurs pour synthétiser dans une image ou une séquence d’images analysable en quelques minutes ce qui, dans certains cas, représente des années de collecte de données par des centaines ou des milliers d’instruments de mesure dispersés à travers le monde. Lorsque les tendances sont complexes, par exemple dans le cas du changement climatique, la capacité à compresser l’espace et le temps est essentielle. Cela se rapproche du type de compression qui se produit lorsque l’on essaie de représenter un millénaire d’informations sur les axes des abscisses et des ordonnées, comme dans le graphique de la courbe en forme de crosse de hockey. Ce qui différencie le mappage des données de la représentation visuelle de l’information, c’est que le premier conserve l’aspect des systèmes qu’il représente, tandis que la deuxième impose une relation spatiale qui n’existe pas dans la nature.

Sous la houlette du Dr. Robert Atlas du laboratoire de recherche sur l’atmosphère au centre Goddard Space Flight Center, les membres du groupe Finite Volume Circulation Modeling utilisent des visuels pour prédire l’arrivée des ouragans cinq jours à l’avance. L’équipe établit des prévisions d’une grande précision sur la zone de passage des ouragans (dans un rayon de 100 kilomètres) et son intensité. S’appuyant sur les données de simulation des ouragans Frances, Ivan et Jeanne, elle est capable d’émettre un bulletin d’alerte entre 3 et 5 jours à l’avance. Les prévisions à 5 jours de l’ouragan Ivan se sont révélées exactes en indiquant une intensité de catégorie 4 sur l’échelle de Saffir-Simpson, ce qui correspondait à l’arrivée d’un ouragan de catégorie 3 sur la côte du golfe en Alabama.

Figure 6 : image du projet fvGCM (Finite-volume General Circulation Model) de la NASA montrant une modélisation des nuages. Cliquez ici pour voir l’animation*.

Cependant, même le visuel le plus sophistiqué peut se révéler inefficace. Comme l’a observé Edward Tufte dans son livre « Visual Explanations », la mise en parallèle de plusieurs images aide à « surveiller et analyser des processus à variables multiples. En permettant d’examiner rapidement et de manière simultanée un flux continu de valeurs mesurées différentes, des visuels multiples contribuent à dégager l’essentiel…». Le système de visualisation « hyperwall » utilisé à la NASA est constitué de 49 écrans plats (7 x 7), chacun étant contrôlé par son propre ordinateur à double-processeur équipé d’une carte graphique haut de gamme. Cet outil permet aux chercheurs d’afficher, d’analyser et d’étudier des séries de données de haute dimension en les représentant à partir de différents outils, perspectives et paramètres. L’affichage simultané des données sous différents formats réduit le risque d’aboutir à des hypothèses erronées inhérent à l’utilisation d’une seule méthode de visualisation. En cas de besoin, chacun des 49 ordinateurs peut aussi afficher, traiter et partager les données de sorte qu’une seule image s’affiche, répartie sur la totalité des écrans.

Figure 7 : image du projet ECCO montrant les différentes températures à la surface de l’océan et à une profondeur de 160 mètres.

L’une des principales préoccupations des experts qui étudient le changement climatique est qu’un afflux d’eau chaude dans les régions arctiques vienne perturber les courants océaniques qui contribuent à réguler la température à l’échelle de la planète. Une perturbation de ces courants pourrait accélérer la fonte des glaciers polaires, ce qui élèverait le niveau de la mer de manière considérable. « Un récent projet a consisté à visualiser différents champs physiques (température, salinité, force du vent, flux thermique, etc.) à des intervalles de 5 minutes à partir d’un modèle global simulant une année de la dynamique des océans. La très haute résolution spatiale et temporelle des visualisations permet actuellement aux scientifiques d’étudier dans le détail les mécanismes de formation des eaux subtropicales dans l’Atlantique Nord », explique Chris Henze. Voilà de quoi vous donner une idée du volume de données nécessaire pour modéliser de manière précise un système comme la dynamique des océans : pour ce projet, M. Henze a transféré 70 téraoctets de données sur les systèmes graphiques. C’est environ 3,5 fois le volume de texte contenu dans la bibliothèque du Congrès.

Mais attendez la suite. Toujours selon M. Henze, « les puces graphiques obéissent à la loi de Moore au cube, c’est-à-dire que leur capacité double tous les 6 mois. Ainsi, en 5 ans, leur capacité est multipliée par 1 000. Notre système le plus volumineux en 2001 était de 1,2 Tflops, aujourd’hui il s’élève à 62 Tflops. »

Quelles que soient les conclusions auxquelles peuvent aboutir les chercheurs de la NASA sur le réchauffement de la planète à partir des nouvelles technologies d’imagerie, d’autres scientifiques aboutiront inévitablement à des conclusions différentes. Les scientifiques s’opposent souvent ; ils s’appuient sur des données différentes pour défendre leur point de vue sur un sujet ou interprètent les mêmes données différemment, aboutissant à des conclusions opposées. On comprend la confusion que cela peut créer dans l’esprit du public, qui ignore comment faire la part des choses et qui croire en fin de compte. Sur un problème comme le réchauffement de la planète, qui nécessite la sensibilisation de millions de personnes non pas sur la base d’un phénomène observable mais de projections scientifiques, cette absence de consensus peut être catastrophique. Rien ne vous oblige à croire les scientifiques qui mettent en doute la réalité du changement climatique pour ne pas y remédier. Vous pouvez tout autant vous déclarer suffisamment désorienté pour vous satisfaire de la situation.

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