La planification automatisée des itinéraires pour optimiser la navigation dans la glace de mer
Le processus automatisé mis au point dans le cadre du projet de recherche allemand FAST-CAST 2 pour calculer les itinéraires optimaux des navires à travers la glace de mer dérivante facilitera probablement la navigation dans la glace à l’avenir.
Une fine glace de mer d’un an ici, une banquise d’un mètre d’épaisseur là, de l’eau libre entre les deux – la navigation dans les eaux couvertes de glace est un défi et rend la planification des itinéraires très complexe. Au cours de l’expédition arctique Polarstern ArcWatch 2, qui s’est achevée le 13 octobre 2024, l’équipage de la passerelle du brise-glace de recherche a pu découvrir comment la navigation à travers la glace de mer dérivante pourrait bientôt être optimisée et facilitée pour tous les navires.
Entre le 22 septembre et le 2 octobre, les chercheurs de l’équipe du projet FAST-CAST 2 ont testé à bord du Polarstern, non loin du pôle Nord, l’algorithme qu’ils ont récemment mis au point pour le calcul automatique des itinéraires. Sur la base d’images satellites radar à haute résolution et de modèles de prévision de la dérive des glaces, le processus d’IA est capable, pour la première fois, de calculer la route optimale à travers les glaces flottantes à la dérive et les champs de glace changeants.
« Un saut quantique »
Le Centre aérospatial allemand (DLR), qui participe au projet FAST-CAST 2, décrit ce nouveau développement comme un saut quantique. Contrairement aux décennies précédentes où la planification des itinéraires des navires à travers les glaces arctiques reposait uniquement sur les cartes des glaces de mer dérivées de l’imagerie satellite radar, le nouvel algorithme va bien au-delà d’une simple vue d’ensemble de la situation.
Il utilise des données satellitaires radar à haute résolution traitées par le Centre allemand de données de télédétection (DFD) et des modèles de prévision de la dérive des glaces à haute résolution pour estimer les mouvements de la glace de mer à la dérive. À partir de cet ensemble de données spatio-temporelles, les partenaires du projet à l’université de Brême calculent les itinéraires optimaux des navires à travers la glace de mer avec une précision de 160 mètres pour les 72 heures à venir. En très peu de temps, les navigateurs sur le pont du Polarstern reçoivent la route calculée grâce à l’application IcySea développée par Drift+Noise Polar Services GmbH.
Après un essai préparatoire au large du Groenland occidental au printemps de cette année, au cours duquel les itinéraires étaient encore basés sur des cartes statiques des glaces, l’ensemble de la chaîne de processus a été testé à bord du Polarstern pour la première fois, en tenant compte des mouvements dynamiques des glaces au cours du voyage entre les stations.
Le chemin le plus rapide dans le labyrinthe
Bien que la zone couverte de glace et l’épaisseur de la glace de mer dans l’océan Arctique diminuent en raison du réchauffement climatique, il existe également des zones où la couverture de glace est exceptionnellement épaisse. C’est également le cas des stations que le Polarstern a visitées au cours de la période d’essai.
Les images satellite radar montrent une couverture de glace autour du Polarstern qui, comme le décrit le DLR, était dominée par de la glace pluriannuelle dans un rayon de 100 kilomètres, bien qu’il y ait également des zones de glace d’un an et de glace plus jeune, ainsi que des chenaux ouverts isolés. Le radar du navire, qui ne couvre que quelques kilomètres, ne peut pas détecter la situation des glaces dans cette mesure, ni la dérive future des glaces.
Le nouvel algorithme, quant à lui, est capable de calculer l’itinéraire sur une distance beaucoup plus grande et de trouver le chemin optimal et donc le plus rapide à travers le labyrinthe de la glace de mer à la dérive. Il planifie l’itinéraire de préférence à travers l’eau libre et la glace plus jeune et évite également les zones dangereuses telles que les hauts-fonds.
« Après des années de développement, ce test nous a permis de recueillir des informations cruciales. Il nous a considérablement rapprochés de notre objectif, qui est de rendre la navigation polaire plus sûre et plus efficace », déclare Christine Eis, scientifique à l’université de Brême et directrice scientifique du projet.
Les tests de la nouvelle procédure ont été couronnés de succès et ont montré que la navigation pouvait en bénéficier, en particulier sur de longues distances à travers la glace. Les personnes présentes sur la passerelle du Polarstern se sont également montrées très intéressées par cette nouvelle technologie.
Le projet, lancé il y a trois ans et financé en grande partie par le ministère fédéral allemand du numérique et des transports, a pour objectif principal de raccourcir les routes commerciales entre l’Europe et l’Asie. Actuellement, les navires marchands empruntent presque exclusivement le canal de Suez. Cependant, la route à travers l’océan Arctique, par exemple de Shanghai à Rotterdam, serait plus courte d’environ 2 500 milles nautiques et permettrait d’économiser énormément de temps, de carburant et d’émissions. Grâce au succès du projet, qui s’achève aujourd’hui, le passage du Nord-Est pourrait bientôt devenir un itinéraire alternatif approprié, une fois que d’autres tests dans différentes conditions environnementales auront été réalisés.
Julia Hager, Polar Journal AG
