ML4Water - L'IA au secours de nos rivières face au changement climatique

La Suisse figure parmi les pays européens les plus riches en eau. Cependant, les changements climatiques représentent une menace particulière pour ses ressources en eau douce. En effet, le pays subit une augmentation des températures plus prononcée que dans de nombreux autres pays, avec des répercussions directes sur ses cours d’eau. Ces dernières années, les rivières se sont nettement réchauffées durant l’été, affectant la qualité de l’eau et provoquant un stress important pour de nombreux organismes aquatiques. Ce phénomène entraîne la disparition ou la transformation des populations de poissons et favorise probablement l’apparition de maladies piscicoles. De plus, des étés plus chauds et plus secs pourraient aggraver la pénurie d’eau dans les zones agricoles, où les cultures nécessiteront des apports en eau accrus.

L’équipe Data Science de l’Institut des Technologies de l’Information et de la Communication de la HEIG-VD, en collaboration avec l’Institut Terre Nature Paysage de l’HEPIA et la Maison de la Rivière, étudie l’impact de la forêt sur la limitation du réchauffement des cours d’eau. Pour ce faire, elle utilise des outils d’intelligence artificielle pour analyser un vaste ensemble de données provenant de capteurs installés sur près d’une centaine de sites dans le Canton de Vaud, certains en place depuis plus de vingt ans, ainsi que des données météorologiques de MétéoSuisse, des modèles d’élévation et des images satellites cartographiant la couverture forestière.

En particulier, ils proposent le développement des modèles basés sur des techniques d’apprentissage automatique, telles que des réseaux de neurones informés par la physique qui, en plus d'acquérir des connaissances sur les relations sous-jacentes présentes dans les données, peuvent adhérer aux principes physiques fondamentaux des phénomènes modélisés.

En créant des modèles pour prédire la température des rivières, en tenant compte de la présence ou de l’absence de couvert forestier, les chercheurs veulent identifier les sites prioritaires pour la reforestation et déterminer la largeur minimale de forêt nécessaire pour une protection efficace. L’objectif est de réduire les hausses de température estivales et de préserver la biodiversité des cours d’eau.