Par Val Maloney
Le réchauffement climatique raccourcit les saisons de glace à Sanikiluaq, au Nunavut. Cela rend les étendues de glace côtière, cruciales pour les déplacements et la chasse des Inuits, de plus en plus imprévisibles et dangereuses.
Les polynies, zones d’eau libre et de glace mince, se forment là où les courants océaniques ou le vent empêchent la formation de la banquise. Habituellement, elles apparaissent aux mêmes endroits chaque année, permettant une planification sécurisée des itinéraires. Cependant, le changement climatique perturbe cette prévisibilité, créant des polynies plus petites et inattendues, rendant les déplacements sur la banquise risqués.
Pour remédier à ce problème, l’Arctic Eider Society (AES), basée à Sanikiluaq, s’est associée à Vision et au Laboratoire de traitement d’imagerie (VIP) de l’Université de Waterloo. Ensemble, ils utilisent l’intelligence artificielle (IA) pour fournir des données précises et opportunes sur les polynies, améliorant ainsi la sécurité des déplacements sur glace.
En utilisant des données validées par les Inuits locaux, le laboratoire a développé des modèles d’apprentissage automatique pour identifier les zones d’eau libre potentiellement dangereuses dans la banquise côtière, grâce à des images radar à synthèse d’ouverture (SAR) prises par des satellites en orbite polaire. L’imagerie SAR est particulièrement utile car elle permet de voir à travers les nuages et dans l’obscurité. Ces images sont ensuite combinées aux connaissances locales et aux observations récentes de l’état des glaces partagées sur SIKU, une application mobile et plateforme Web développée par AES.
« Bien que les conditions aient toujours changé chaque année, la saison des glaces est maintenant plus courte et les membres de la communauté signalent des effets comme une glace plus mince, de nouvelles polynies, plus de neige fondante et une plus grande variabilité des conditions de glace », explique Becky Segal, responsable des cartes pour SIKU. « Les habitants de l’Arctique utilisent déjà SIKU pour obtenir des informations sur les glaces. Travailler avec l’équipe VIP Lab nous permet d’améliorer encore davantage la qualité de ces informations. »
Le VIP Lab a attiré l’attention de l’équipe AES grâce à sa réputation d’utiliser l’IA pour analyser des images numériques rapidement et précisément. Neil Brubacher, récent diplômé en génie de Waterloo, a dirigé le projet communautaire sur la sécurité des glaces de mer pour sa thèse, sous la supervision du Dr David Clausi et de la Dre Andrea Scott, avec le soutien du programme Mitacs Accélérer les parcours autochtones.
Le projet a commencé avec l’équipe du VIP Lab, l’AES et SmartICE, travaillant ensemble pour créer un ensemble de données de polynies pour former des modèles d’apprentissage automatique, identifiant les risques spécifiques liés à la glace marine.
L’utilisation de l’imagerie SAR pour automatiser la détection des glaces de mer et des eaux libres est un domaine de recherche bien établi pour des activités comme la navigation. Cependant, le projet VIP Lab et AES se distingue en se concentrant sur l’identification de petites polynies pour le bénéfice des communautés.
« L’angle de recherche novateur de notre travail est qu’il examine la très petite taille et la rareté de ces polynies de glace côtière dans l’imagerie SAR », explique Brubacher. « C’est un peu un problème d’aiguille dans la botte de foin, mais nous avons atteint un taux de précision de 90 % et nous travaillons à améliorer la précision. »
L’un des moments forts du projet pour Brubacher a été sa visite à Sanikiluaq pour discuter de la recherche avec la communauté.
« Être présent en personne et entendre directement l’incroyable profondeur des connaissances sur la glace de mer, la météo et les pratiques de sécurité des voyages a été crucial pour le succès du projet », dit-il. « Les connaissances et expériences locales m’ont donné le contexte dont j’avais besoin pour mieux comprendre l’interface entre notre système et la communauté. »
Après les avoir examinées pendant deux ans sur son écran d’ordinateur, Brubacher a finalement pu voir de véritables polynies. Il a également ressenti les effets du changement climatique, avec des températures avoisinant les –5 °C, bien loin des –20 °C typiques de la région en janvier.
Neil Brubacher présentant ses recherches à l’équipe de l’AES à Sanikiluaq.
« J’ai entendu des Inuits dire que la glace qui était autrefois prévisible ne l’est plus autant aujourd’hui », explique Brubacher. « Mais j’ai également rencontré des personnes optimistes quant à leur capacité à s’adapter à ces conditions changeantes et désireuses de développer des technologies numériques efficaces pouvant compléter les connaissances autochtones locales. L’obtention d’informations prioritaires pour la communauté à partir d’images de télédétection en est un exemple. »
Les modèles du VIP Lab sont applicables aux communautés côtières de l’Arctique et l’équipe continue de rechercher des moyens de combiner l’apprentissage automatique et les connaissances locales pour créer les produits d’information communautaires les plus efficaces.
« Nous espérons continuer à travailler avec le VIP Lab », déclare Segal. « Ils pourraient nous aider à réaliser un certain nombre de projets futurs, notamment le dénombrement de la faune pour plusieurs espèces importantes à Sanikiluaq, comme le canard Eider. »
Université de Waterloo
