Un jumeau numérique pour améliorer les prévisions climatiques et météorologiques par IA

Un accord sur la troisième phase de mise en œuvre de Destination Earth (DestinE), l’initiative de la Commission européenne visant à développer un jumeau numérique de la Terre d’une grande précision, a été signé entre la Commission européenne et le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF). Cette troisième phase débutera en juin 2026 et s’achèvera en juin 2028.

Les jumeaux numériques de DestinE permettent d’explorer le climat et les conditions extrêmes du passé, du présent et du futur probable, y compris des scénarios personnalisés de type « et si », tels que les simulations de scénarios pour rejouer des événements passés et explorer comment ils pourraient se dérouler dans un monde plus chaud de 2 °C. Ces outils aident les institutions européennes et nationales à comprendre, à mieux se préparer et à s’adapter aux risques causés par les conditions météorologiques extrêmes et le changement climatique.

Roberto Viola, directeur général de la DG des réseaux de communication, du contenu et des technologies à la Commission européenne, a déclaré :

« Destination Earth démontre comment l’Europe peut transformer des investissements majeurs dans le supercalcul et l’intelligence artificielle en bénéfices concrets pour ses citoyens. En unissant l’infrastructure de classe mondiale d’EuroHPC, les usines d’IA de pointe et l’expertise incomparable de l’Europe en matière de science du climat et de la météo, DestinE renforce notre capacité collective à anticiper les menaces climatiques et météorologiques — et à agir de manière décisive. C’est ainsi que l’Europe construit sa résilience. »

Depuis 2022, l’ECMWF travaille en étroite collaboration avec l’ESA, EUMETSAT et plus de 100 organisations partenaires, dont de nombreux services météorologiques nationaux, pour mettre en œuvre le Jumeau numérique d’adaptation au changement climatique et le Jumeau numérique des extrêmes induits par la météo.

Ces composants centraux de DestinE sont déjà passés de premiers prototypes à des cadres de modélisation qui produisent régulièrement des projections climatiques à haute résolution et des simulations détaillées d’événements extrêmes.

En tant qu’élément clé du système DestinE, l’ECMWF et ses partenaires ont également mis en œuvre le Moteur de jumeau numérique qui orchestre les flux de travail et les flux de données des jumeaux numériques sur les superordinateurs EuroHPC et l’infrastructure DestinE, et permet un accès personnalisé aux données haute résolution des jumeaux numériques sur l’ensemble du système.

Depuis 2024 (Phase 2), DestinE a également connu une expansion substantielle des activités d’intelligence artificielle, notamment le développement de composants d’apprentissage automatique pour différentes parties du système terrestre (terre, océan, glace de mer, vagues et hydrologie), et de solutions basées sur l’IA qui améliorent l’interactivité avec les données des jumeaux numériques.

Dans la Phase 3, l’ECMWF et ses partenaires se concentreront sur l’exploitation et l’interconnexion des Jumeaux numériques du Climat et des Extrêmes, et du Moteur de jumeau numérique, et sur le développement plus poussé des capacités d’IA :

« La phase 3 nous permet de consolider les jumeaux numériques tout en franchissant les prochaines étapes majeures vers la livraison d’un modèle du système terrestre par IA, en s’appuyant sur l’expertise combinée de l’ECMWF, de nos États membres et de nos partenaires », a déclaré Florian Pappenberger, directeur général de l’ECMWF.

« En intégrant la compréhension physique avec des approches innovantes d’IA, nous améliorerons encore les capacités de prévision météorologique et climatique de l’Europe », a-t-il ajouté.

« Cela soutiendra les services météorologiques et hydrologiques nationaux européens et d’autres institutions publiques dans la préparation aux événements extrêmes dans un climat changeant et la protection des communautés. Parallèlement, la combinaison d’ensembles de données de jumeaux numériques à haute résolution, prêts pour l’IA, et de l’écosystème européen de l’IA — y compris les usines d’IA — crée les conditions pour une nouvelle génération d’applications d’IA pour la météo et le climat et soutient l’innovation à travers l’industrie européenne et le secteur public. Ensemble, ces développements renforcent le leadership de l’Europe dans l’IA digne de confiance pour l’intelligence environnementale, tout en soutenant la préparation, la résilience et l’innovation à travers l’Europe. »

Les développements incluent l’avancement et le couplage de composants du système terrestre basés sur l’apprentissage automatique vers un modèle de système terrestre par IA qui complète les simulations basées sur la physique et soutient la quantification des incertitudes et l’expérimentation rapide de type « et si ».

Ils incluent également la production d’ensembles de données de haute qualité, prêts pour l’IA, qui peuvent alimenter les usines d’IA européennes, renforçant les liens entre le supercalcul, l’IA et la science du système terrestre.

Ensemble, ces développements continueront de tirer parti de l’investissement de l’Europe dans le calcul haute performance et l’intelligence artificielle et de compléter les services nationaux et européens existants, développés en étroite collaboration avec les États membres.

Irina Sandu, directrice de Destination Earth à l’ECMWF, a déclaré : « Destination Earth est avant tout un effort collaboratif européen. Elle rassemble l’expertise en modélisation du système terrestre, en ingénierie logicielle, en calcul haute performance et en intelligence artificielle. En mutualisant les ressources et en travaillant en étroite collaboration avec nos partenaires, nous construisons des capacités qui complètent les services nationaux et européens existants et aident les institutions européennes et les États membres à se préparer aux défis posés par le changement climatique et les événements extrêmes. »

À propos de l’ECMWF

Le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF) est un leader mondial de la prévision numérique du temps, fournissant des données de haute qualité pour les prévisions météorologiques et la surveillance de l’environnement. En tant qu’organisation intergouvernementale, l’ECMWF collabore au niveau international pour servir ses 35 États membres et coopérants et la communauté élargie avec des prévisions météorologiques mondiales, des données et de la formation. Le centre de recherche et opérationnel de l’ECMWF fonctionne 24h/24 et 7j/7, se concentrant sur les prévisions à moyen et long terme, et maintient l’une des plus grandes archives de données météorologiques au monde, y compris ERA5, financée par le programme européen Copernicus.

Notre mission : Fournir des prévisions numériques du temps à l’échelle mondiale, en mettant l’accent sur le moyen terme et la surveillance du système terrestre, pour et avec nos États membres.

À propos de Destination Earth

Le Jumeau numérique du climat, procuré par l’ECMWF dans le cadre de Destination Earth, est développé grâce à un partenariat dirigé par le CSC-IT Center for Science et inclut l’Institut Alfred Wegener pour la recherche polaire et marine (AWI), le Centre de supercalcul de Barcelone (BSC), l’Institut Max Planck pour la météorologie (MPI-M), l’Institut des sciences de l’atmosphère et du climat (CNR-ISAC), le Centre allemand pour le calcul climatique (DKRZ), le Service météorologique national allemand (DWD), l’Institut météorologique finlandais (FMI), Hewlett Packard Enterprise (HPE), l’Université polytechnique de Turin (POLITO), le Centre Helmholtz pour la recherche environnementale (UFZ) et l’Université d’Helsinki (UH).

Destination Earth est une initiative financée par l’Union européenne lancée en 2022, visant à construire une réplique numérique du système terrestre d’ici 2030. L’initiative est mise en œuvre conjointement par trois entités mandatées : le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF), responsable de la création des deux premiers jumeaux numériques et du Moteur de jumeau numérique, l’Agence spatiale européenne (ESA), responsable de la construction de la Plateforme de services de base, et l’Organisation européenne pour l’exploitation de satellites météorologiques (EUMETSAT), responsable de la création du « lac de données ».

Nous reconnaissons l’entreprise commune EuroHPC pour avoir accordé à DestinE un accès stratégique aux superordinateurs EuroHPC LUMI, hébergé par le CSC (Finlande) et le consortium LUMI, MareNostrum5, hébergé par le BSC (Espagne), Leonardo, hébergé par Cineca (Italie) et MeluXina, hébergé par LuxProvide (Luxembourg) via un appel d’accès spécial EuroHPC.