Conception de techniques avancées pour la construction de modèles réduits géophysiques à partir de données images – GERONIMO

Le projet GERONIMO se donne pour objectif la conception de nouvelles méthodologies pour la construction de modèles réduits (MRs) performants en géophysique à partir de séquences d’images. Le projet répond à une double problématique : d’une part le besoin crucial de descriptions simples et précises de phénomènes géophysiques hautement complexes et d’autre part, l’exploitation d’un volume de données d’imagerie spatiale sans précédent résultant de la récente révolution numérique.

Une caractérisation précise des phénomènes géophysiques est susceptible d’avoir un impact important dans un grand nombre de domaines environnementaux et économiques. On peut citer, entre autres, les applications liées à l’étude du climat, à l’analyse de courants océaniques ou à la prévision météorologique. Ceux-ci sont en effet d’une importance considérable pour la caractérisation des scénarios de réchauffement climatique, du suivi des nappes de polluants maritimes ou la prévision de catastrophes naturelles. Malheureusement, les lois régissant les processus géophysiques dépendent de variables d’états évoluant dans des espaces de très grandes dimensions et ne peuvent donc pas être caractérisées entièrement. Dans ce contexte, le recours aux MRs, condensant les principales caractéristiques des systèmes géophysiques en un petit nombre de degrés de liberté, est inévitable.

La construction de MRs adaptés et performants est un problème difficile, basé sur un juste équilibre entre deux objectifs contradictoires : d'une part, la réduction de la complexité du système et, d'autre part, la préservation de la précision du modèle. Par ailleurs, la construction de MRs doit généralement faire face à la présence d’incertitudes liées aux paramètres du système (par exemple des conditions limites ou paramètres inconnus). Ces dernières sont le plus souvent ignorées dans la littérature actuelle, entrainant des erreurs potentiellement importantes.

Notre credo est que l’énorme quantité d’information contenue dans les données images peut, et devrait, être exploitée afin de lever l'ambiguïté existant sur ces paramètres incertains. Le projet GERONIMO vise donc à exploiter ce type de données, recueillies quotidiennement par les imageurs satellites, afin d'améliorer la conception des MRs. La construction des modèles réduits sera placée dans un contexte probabiliste Bayésien permettant la mise en oeuvre de techniques d'estimation de pointe, la prise en compte d'incertitudes sur les paramètres du modèle et la caractérisation de modèles d'observations partielles associés aux images.

L’objectif de GERONIMO est ambitieux et nécessitera la combinaison de plusieurs domaines d’expertise partagés par les partenaires du projet. Nous sommes toutefois convaincus que les objectifs proposés par le projet GERONIMO stimuleront et renouvelleront le paradigme de la construction de MRs sous de nombreux aspects.