La saison des ouragans 2017 a été l'une des pires jamais enregistrées. 17 tempêtes nommées ont causé plus de 100 morts directes, subi 265 milliards de dollars de dommages et bouleversé des millions de vies.

Nous ne pourrons peut-être pas empêcher les ouragans de se produire, mais nous pouvons améliorer notre capacité à les prévoir, mettre les gens hors de danger, réagir rapidement à leurs conséquences et construire nos maisons et nos infrastructures de manière à pouvoir survivre au pire que la nature puisse nous infliger.

Un nouvel outil appelé DesignSafe aide à le faire. Une plateforme de recherche en ligne pour le réseau NHERI (Natural Hazards Engineering Research Infrastructure), DesignSafe permet aux chercheurs de gérer, analyser, et comprendre les informations essentielles sur les risques naturels, des tremblements de terre aux tornades en passant par les ouragans et les gouffres.

Soutenu par des subventions de la National Science Foundation (NSF) et développé au Texas Advanced Computing Center (TACC) en collaboration avec des partenaires de l'Université du Texas à Austin, Université du riz, et l'Institut de technologie de Floride, DesignSafe fait progresser la recherche qui empêchera les événements de risques naturels de devenir des catastrophes sociétales. Cela signifie aider les ingénieurs à construire à l'avenir des structures plus sûres pour résister aux risques naturels et permettre aux intervenants d'urgence de mieux cibler leurs efforts.

Alimenter la reconnaissance post-tempête

La saison des ouragans 2017 a mis DesignSafe à l'épreuve et a montré la promesse de la plate-forme, selon David Rouèche, professeur adjoint de génie civil à l'Université d'Auburn. Roueche était en première ligne de la réponse aux ouragans de la saison, participer à des missions de reconnaissance sur les côtes du Texas, les Keys de Floride, Porto Rico et plusieurs îles des Caraïbes à la suite des ouragans Harvey, Irma et Maria.

Après Harvey, Roueche et ses collaborateurs ont ciblé des grappes de maisons unifamiliales touchées par une gamme de vitesses de vent. Ils ont inspecté plus de 1, 000 logements individuels et plus de 5 connectés, 000 photographies géolocalisées capturées par des équipes au sol et des véhicules aériens sans pilote. Ils ont participé à des efforts similaires après Irma et Maria.

DesignSafe les a aidés de diverses manières. Ils ont coordonné leurs déploiements via un canal communautaire virtuel sur Slack (un outil de collaboration basé sur le cloud) établi par DesignSafe ; ils ont utilisé des données cartographiques des vents développées par d'autres chercheurs et partagées sur DesignSafe pour déterminer où ils allaient concentrer leurs efforts; et une fois qu'ils ont commencé à saisir des données sur le terrain, ils l'ont immédiatement téléchargé sur DesignSafe et ont utilisé des logiciels de cartographie et de visualisation comme HazMapper et QGIS pour générer des cartes qui synthétisent leurs collections de données et celles des autres.

"Nous étions intéressés à capturer des données sur les structures avant qu'elles ne soient détruites, démoli et reconstruit, ", a déclaré Roueche. "Ce sont des données périssables - c'est le but du programme NSF RAPID - pour capturer ces données périssables avant qu'elles ne soient perdues."

Roueche et son équipe ont trouvé des exemples de maisons côte à côte, construit à peu près à la même époque, où l'un était complètement détruit et l'autre intact. Quels facteurs ont influencé la survie? Et comment les efforts de reconstruction pourraient-ils être améliorés en comprenant quelles caractéristiques ont conduit certaines structures à résister aux tempêtes ?

Portail de reconnaissance de DesignSafe, lancé en 2017, fourni à la fois les capacités de calcul dont Roueche avait besoin pour ses analyses et un endroit pour partager plus de 200 gigaoctets de données recueillies. Le portail a également permis à son équipe de commencer immédiatement le contrôle de la qualité et les évaluations des données et de générer rapidement des rapports que d'autres personnes sur le terrain pourraient utiliser plus tard et auxquelles contribuer.

Typiquement, il faut des années pour que les données recueillies par les chercheurs après une tempête soient analysées et rapportées, ce qui signifie que les efforts de reconstruction ne peuvent pas tirer parti des connaissances des ingénieurs. Avec un système comme DesignSafe, cependant, on espère que la « courbe de résilience » pourra s'accélérer et que les recommandations pourront être diffusées en quelques mois.

« Nous voulons que les villes puissent se reconstruire de manière plus résiliente, " dit Rouèche. " Typiquement, il faut un à cinq ans avant que les produits issus des données ne soient publiés dans la littérature. Cela ne nous permet pas d'aider les communautés à se reconstruire. En ayant un flux de travail plus rationalisé, standardiser les processus, et publier les données plus tôt, cela nous permet d'influencer le processus de reconstruction et d'avoir un plus grand impact. C'est pourquoi je suis super excité de savoir où cela va."

(Les collaborateurs de Roueche comprenaient :Frank Lombardo de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, Rich Krupar de l'Université du Maryland, Daniel Smith de la station de test des cyclones de l'Université James Cook et Tracy Kijewski-Correa de l'Université Notre Dame.)

Simulations au niveau de la rue des impacts des tempêtes

En plus de permettre la reconnaissance post-tempête, être en première ligne de l'ouragan Harvey a inspiré les développeurs de DesignSafe à créer de nouveaux outils pour aider les premiers intervenants à l'avenir.

Dan Stanzione, Le directeur exécutif de TACC et le chercheur principal de DesignSafe, aidé les décideurs au Texas State Operations Center pendant l'ouragan Harvey.

"Alors que là-bas, un premier intervenant m'a dit:«Je veux connaître une liste d'adresses à Houston qui ont été inondées au-dessus de la hauteur de leur prise électrique. Vous avez un supercalculateur, vous pouvez le faire correctement ?", se souvient Stanzione. « Nous n'étions pas en mesure de fournir cette assistance pour le moment, mais cela nous a inspiré pour créer un tel outil."

Les composants requis pour une telle analyse—prévisions des ondes de tempête, les cartes d'élévation et les dossiers de construction de maisons existaient déjà. Mais la possibilité de connecter ces ensembles de données et de générer une liste de maisons potentiellement endommagées dans un délai raisonnable n'a pas fonctionné.

Dans les mois qui suivirent, les chercheurs de l'équipe DesignSafe ont assemblé des outils pour intégrer des simulations et des données à toutes les échelles, de l'ensemble du golfe du Mexique à une partie particulière du littoral, et des quartiers individuels à des maisons spécifiques.

En utilisant les données de l'ouragan Ike de 2008 et d'une tempête hypothétique que la FEMA utilise pour ses recherches, l'équipe DesignSafe a montré qu'il est en effet possible de générer une liste d'adresses potentiellement endommagées en temps réel. En réalité, tous les aspects du processus peuvent être calculés dans DesignSafe, en utilisant les superordinateurs massifs de TACC en arrière-plan.

"Nous pouvons aller de tout le golfe, simulation HPC à grande échelle pour, « Cette maison a-t-elle été inondée ou non ? » », a déclaré Stanzione. « C'est un objectif de longue date qui n'était pas technologiquement possible auparavant, mais que nous avons pu atteindre. Toutes les données restent dans l'environnement DesignSafe. La prochaine étape consiste à déterminer comment nous pouvons automatiser ces flux de travail afin qu'ils s'exécutent automatiquement."

Lorsque la prochaine tempête frappe, grâce à DesignSafe, les premiers intervenants auront à portée de main les informations dont ils ont besoin pour une action rapide.