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École polytechnique fédérale de ZurichDes capteurs sismiques pour détecter les laves torrentielles

Un détecteur de coulées de boue fonctionnant à l’aide d’intelligence artificielle a été mis au point par des chercheurs de l’EPFZ et de l’institut WSL afin d’obtenir des alertes plus rapidement que les systèmes actuels. Le dispositif a été testé avec succès dans l’Illgraben (VS).

Le système développé par les chercheurs a permis d’améliorer de vingt minutes la marge pour donner l’alerte lors d’une lave torrentielle.
Le système développé par les chercheurs a permis d’améliorer de vingt minutes la marge pour donner l’alerte lors d’une lave torrentielle.
WSL

Des chercheurs de l’EPFZ et de l’institut WSL ont mis au point un détecteur précoce de laves torrentielles basé sur des capteurs sismiques nourris à l’intelligence artificielle. Le dispositif a été testé avec succès dans l’Illgraben (VS).

Lorsque des laves torrentielles – un mélange d’eau, de boue et de pierres – dévalent une pente, il reste généralement peu de temps pour donner l’alerte. C’est pourquoi les scientifiques de l’École polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) et de l’Institut fédéral de recherche sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) ont voulu développer un appareil plus performant que les systèmes actuels.

Composés notamment de caméras, d’appareils de mesure laser et de capteurs dans le lit du cours d’eau, ceux-ci sont en effet souvent installés dans des zones accessibles au bas des vallées et ne donnent l’alerte que tardivement.

«Nous voulons détecter les éboulements et les laves torrentielles aussi vite que possible afin de pouvoir avertir les habitants des zones à risques avec suffisamment de marge», indique Małgorzata Chmiel, chercheuse à l’EPFZ et première auteure de cette étude publiée dans la revue «Geophysical Research Letters».

Capteurs sismiques

L’équipe a misé sur des capteurs utilisés habituellement pour les tremblements de terre. Ils perçoivent les vibrations provoquées par les laves torrentielles de manière fiable à plusieurs kilomètres de distance.

Le défi consistait à ce qu’ils soient capables de faire le tri dans toutes les vibrations du sol, par exemple celles de chantiers, de troupeaux de vaches ou du trafic ferroviaire. C’est là qu’intervient l’intelligence artificielle: les scientifiques ont entraîné un algorithme d’apprentissage automatique avec toutes sortes de signaux, parmi lesquels ceux provoqués par 22 laves torrentielles enregistrées précédemment dans l’Illgraben.

Le système a ensuite été mis à l’épreuve du réel. Résultats: les 13 laves torrentielles et crues de moindre importance survenues en 2020 dans la vallée valaisanne ont été détectées de manière fiable. Mieux, aucune fausse alerte n’a été générée. La marge d’alerte a ainsi été augmentée de 20 minutes. C’est une amélioration énorme, commente Fabian Walter, professeur à l’EPFZ, cité dans un communiqué de cette dernière.

Le cirque rocheux de l’Illgraben offre un laboratoire naturel idéal, souligne le chercheur. Il s’agit maintenant de vérifier si l’algorithme entraîné à cet endroit fonctionne également dans d’autres contextes, l’objectif à terme étant d’en développer un qui ne soit pas lié à un lieu spécifique.

ATS