Atlantic SENSE

Intelligence géospatiale pour la résilience climatique 

Projet continuDéveloppé par le laboratoire collaboratif +Atlantic, axé sur l'application des sciences pour créer des solutions innovantes aux défis du monde réel, ce projet fait l’objet d’efforts continus pour améliorer la plateforme existante Atlantic Sense sur le Portugal et la transposer à d’autres régions pour une adoption à grande échelle.

Présentation

Le défi

En Europe comme dans le monde entier, le changement climatique aggrave les risques météorologiques et océaniques, ce qui exerce une pression croissante sur la société qui doit anticiper, planifier et s’adapter. Bien que la communauté scientifique produise d’énormes quantités de données (notamment issues de l’observation de la Terre par satellite, mais aussi de la surveillance in situ, des modèles numériques et de la télédétection citoyenne), la transformation de ces connaissances en informations accessibles et exploitables par les pouvoirs publics reste limitée. En conséquence, les décideurs disposent souvent d’indicateurs harmonisés et à haute résolution pour comprendre l’exposition locale ou étayer une planification à long terme. Le cadre de reporting actuel souligne que les systèmes d’observation sont fragmentés, que les zones urbaines sont insuffisamment surveillées et que les interactions entre le climat, les écosystèmes et la société restent mal quantifiées. Cette lacune est particulièrement marquée dans les régions côtières et métropolitaines, où plus de 40 % de la population mondiale vit à moins de 100 km de la côte et où l’urbanisation, la concentration des infrastructures et la fragilité des écosystèmes, amplifient les impacts climatiques. Le défi ne réside donc plus dans la disponibilité des données environnementales, mais dans la transformation de ces données en informations utiles à la prise de décision.

La solution

Développé pour contribuer à combler le fossé entre la science de l’environnement et la prise de décision concrète, Atlantic SENSE a été conçu pour accompagner des organisations présentant des besoins opérationnels et des niveaux de maturité numérique variés. Pour ce faire, il s’appuie sur l’observation de la Terre, les observations in situ, les données de l’Internet des objets (IoT) et la modélisation météo-océanographique afin de produire des indicateurs de dangers et de risques interdomaines à haute résolution. Le tout est intégré dans un outil intuitif permettant une veille en temps réel et une planification à long terme. 

Ainsi l’outil Atlantic SENSE :

• fournit un outil géospatial intégré multirisques destiné aux pouvoirs publics et aux citoyens ;

• transforme divers ensembles de données en indicateurs pertinents des risques climatiques et environnementaux ;

• garantit l’évolutivité, la transparence et l’accessibilité financière pour une adoption à grande échelle.

S'appuyant sur le « New Space Agenda » portugais, Destination Earth (DestinE) et le projet European Digital Twin Ocean (EDITO), la plateforme et les produits Atlantic SENSE ont été développés dans le cadre d'un processus continu de co-conception avec des pionniers issus de divers secteurs (municipalités, agences environnementales, chercheurs et autres utilisateurs finaux). Grâce à une interface web intuitive et personnalisée, différents types d’utilisateurs peuvent facilement obtenir des informations à échelle réduite et interdomaines (terre, océan, atmosphère) au sein d’un seul outil opérationnel. 

Les prototypes d’interface ont été testés chaque trimestre afin d’en affiner la clarté, l’accessibilité, la facilité d’utilisation et la pertinence opérationnelle.

Site(s) d’application

Initialement développé pour le Portugal, Atlantic SENSE est conçu pour être entièrement reproductible et transposable à d’autres régions, tant en Europe qu’à l’échelle internationale. Son architecture est modulaire, s’appuie principalement sur des ensembles de données ouverts et disponibles à l’échelle mondiale, et utilise des chaînes de traitement pouvant être systématiquement adaptées à différentes zones géographiques, différents climats et différents contextes de gouvernance.

Données

La plateforme s’appuie principalement sur des données ouvertes issues de plusieurs services Copernicus, des missions Sentinel, des modèles numériques ainsi que des formats géospatiaux et des API standardisés (WMS, WFS, THREDDS, ERDDAP, GeoJSON). Ces sources de données permettent de déployer les modules AIR, TERRE, CÔTIER et OCEAN n’importe où avec un minimum d’ajustements structurels. Les méthodes d’apprentissage automatique et statistiques utilisées pour la réduction d’échelle, la détection d’anomalies et l’analyse des tendances sont indépendantes de la zone géographique et ne nécessitent que des ensembles de données d’étalonnage locaux pour garantir leur précision.

• AIR

  • Satellite : Ce domaine utilise les produits atmosphériques de Sentinel-5P, du service de surveillance de l’atmosphère de Copernicus et du service sur le changement climatique de Copernicus. Les couches de morphologie urbaine à haute résolution issues du service de surveillance des terres de Copernicus permettent la réduction d’échelle des données de température et de pollution. 
  • Autres : Des capteurs in situ, y compris ceux provenant de stations gérées par des citoyens, sont utilisés pour entraîner et calibrer les prévisions issues de l’apprentissage automatique.

• TERRE

  • Satellite : La cartographie de l’occupation des sols et de la couverture végétale s’appuie sur les produits du service de surveillance des terres de Copernicus, dérivés de Sentinel-2 et de missions complémentaires à très haute résolution. Ceux-ci permettent la classification en zones climatiques locales et l’estimation des stocks de carbone.

• CÔTIER

  • Satellite : Les analyses côtières utilisent Landsat et Sentinel-2 pour la détection du littoral et la bathymétrie dérivée des données satellitaires. La bathymétrie dérivée des satellites est utilisée pour les modèles locaux à haute résolution. L’altimétrie satellitaire issue de Jason, Sentinel-6 et de l’ensemble de données XTRACK fournit des anomalies du niveau de la mer pour la série historique du niveau d’eau total. 
  • Autre : Système opérationnel de prévision côtière, utilisant une modélisation à échelle réduite de la circulation océanique (MOHID) et un modèle de vagues (Wavewatch III) pour fournir des indications à court terme (6 jours) sur les tempêtes. 

• OCÉAN

  • Satellite : Le domaine océanique intègre les réanalyses et les prévisions du service marin Copernicus, complétées par des produits relatifs à la température de surface de la mer à des fins de comparaison. Les résultats des modèles hydrodynamiques sont réduits à l’échelle des zones côtières et évalués par rapport aux observations. 
  • Autres : Les observations traditionnelles, telles que les marégraphes et les bouées mouillées, sont incluses aux côtés de technologies émergentes telles que les radars HF, les véhicules sous-marins autonomes (AUV) et les capteurs de température à faible coût.

Résultats – Produit(s) final(aux)

Disponible en accès libre sur www.atlanticsense.com, Atlantic SENSE est un système d’information géospatiale multirisques permettant de visualiser, de comparer et d’analyser des informations environnementales grâce à un ensemble intégré d’outils géospatiaux. Les utilisateurs peuvent ainsi visualiser plusieurs aléas, comparer des variables environnementales, analyser les tendances historiques, consulter les prévisions, télécharger des informations, accéder aux métadonnées, visualiser les observations et intégrer des services externes.

👥 Atlantic SENSE est structuré en un système à trois niveaux, permettant aux organisations d’adopter la plateforme en fonction de leur maturité numérique et de leurs besoins :

• Niveau 1 – Géovisualisation ouverte : une interface en libre accès affichant des données d’observation de la Terre et des données modélisées à des fins d’exploration et de sensibilisation.
• Niveau 2 – Plateforme prête à l’emploi : une version prête à être déployée pouvant être installée au sein de l’infrastructure institutionnelle, intégrant des ensembles de données clients ou open source et respectant les politiques de gouvernance des données.
• Niveau 3 – Données en tant que service : une solution entièrement personnalisée avec des flux de travail front-end/back-end sur mesure pour des cas d’utilisation avancés tels que l’intelligence en matière d’urbanisme ou le soutien aux opérations maritimes.

Déjà en cours d’adaptation pour des applications externes (voir plus bas), Atlantic SENSE est aujourd’hui une plateforme transférable à différents territoires, contextes de gouvernance et besoins des utilisateurs.

Les modules opérationnels couvrent déjà :

AIR : températures extrêmes, indicateurs de santé, surveillance de la qualité de l’air   ► Couches Atlantic SENSE sur le territoire continental du Portugal : intensité quotidienne des vagues de chaleur par commune, telle qu’obtenue à partir du facteur de chaleur excédentaire. © +ATLANTIC CoLAB

TERRE : surveillance des changements d’occupation des sols et de la couverture végétale, services écosystémiques   ► Couches Atlantic SENSE sur le territoire continental du Portugal : évolution des stocks de carbone côtiers [2012-2018], calculée à partir des données sur l’occupation des sols et l’utilisation des terres dans les zones côtières (2012/2018) fournies par le service de surveillance terrestre de Copernicus et des indicateurs standard de carbone issus du modèle InVEST de stockage et de séquestration du carbone. © +ATLANTIC CoLAB

CÔTIER : surveillance de l'érosion côtière, comportement du littoral, submersion par les vagues, scénarios d'élévation du niveau de la mer   ► Couches Atlantic SENSE sur la zone continentale du Portugal : géomorphologie côtière, tendances du littoral [1984-2024], obtenues à l’aide de l’algorithme CoastSat (Vos et al., 2019) appliqué aux séries de données des satellites Landsat et Sentinel. © +ATLANTIC CoLAB, Ciências-ULisboa

OCÉAN : prévisions météorologiques et océanographiques et vagues de chaleur marines   ► Couches Atlantic SENSE sur le bassin atlantique : intensité des vagues de chaleur marines (quotidienne), calculée à l’aide de la méthode de Hodbay appliquée aux données de prévision du CMEMS. © +ATLANTIC CoLAB

Atlantic SENSE est déjà en cours d’adaptation pour des applications externes. 

On peut citer, à titre d’exemple, les versions développées pour l’université de Cadix (Espagne), le projet SISdATA (Portugal) et le réseau ARNET (Portugal). Ces implémentations confirment la capacité de la plateforme à s’adapter à divers besoins opérationnels, en fournissant des informations fiables pour une visualisation avancée et une prise de décision éclairée. 

Voici quelques exemples d’applications et de solutions sur mesure :

• Niveau 1 – Géovisualisation ouverte : visualisation de données ouvertes sur le bassin de l’océan Atlantique, comprenant des couches sur le Portugal continental, les Açores et l’archipel de Madère, ainsi que des informations détaillées sur la zone métropolitaine de Lisbonne. Disponible à l’adresse : www.atlanticsense.com 
• Niveau 2 – Plateforme prête à l’emploi : 
  • Portugal (DataHub ARNET) - https://datahub.arnet.pt/
  • Espagne (plateforme Oceanuca) - https://oceanucamaps.uca.es/
  • Irlande (plateforme FreeLitterAT) – En cours de développement
• Niveau 3 – Données en tant que service :
  • Portugal (plateforme du projet Sisdata et modèles numériques haute résolution pour Madère et le fleuve Mondego) -https://ucatlanticarea.dei.uc.pt/
  • Espagne (Gemelo Digital de TriRuralTech et modèles numériques à échelle réduite pour Murcie et le Mar Menor) -https://omm.imida.es

Perspectives

Les prochaines étapes comprennent l’extension au-delà du Portugal, l’amélioration des tableaux de bord multirisques et des extensions spécifiques aux secteurs des énergies renouvelables, de la santé publique et des infrastructures urbaines.

Projet(s) lié(s)

New Space Portugal - https://www.newspaceportugal.org/