National Water Model : prévision de l'avenir

Aux États-Unis, les catastrophes liées aux inondations représentent les événements de catastrophes naturelles parmi les plus coûteux en termes de pertes en vies humaines et biens. Au cours des seules 20 dernières années, près de 60 % des déclarations de catastrophes majeures émanant du Président des États-Unis concernaient des inondations et au moins 20 d'entre elles ont généré des dommages de plus d'un milliard de dollars américains.

La présente fondation pour les prévisions en eau est un réseau d'environ 8 000 fluviomètres, gérés par l'USGS (United States Geological Survey). Ces jauges fournissent des données en temps réel sur le niveau d'eau qui sont à leur tour utilisées par les prévisionnistes pour prévoir les caractéristiques du niveau d'eau en amont et en aval de la jauge. Le réseau de jauges existant a été conçu de manière méthodique pour générer les prévisions en eau les plus exhaustives, mais actuellement, seuls 3 % des miles de rivières et cours d'eau des États-Unis se trouvent en aval d'une jauge (figure 1). Il s'agit là d'une lacune flagrante, notamment en cas d'inondations.

Confronté au désir et au besoin d'améliorer la cartographie et les prévisions des ressources en eau, le National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) s'est embarqué dans une transformation des fonctionnalités de prévision en matière d'eau du pays via le NWM (National Water Model), un défi du 21e siècle sur les prévisions relatives à l'eau. Le NWM combine des fonctionnalités de modélisation avancées, une cartographie topographique précise et des observations en temps réel (des fluviomètres USGS) pour générer des prévisions objectives très fiables au "niveau rue" du débit pour 2,7 millions d'étendues de cours d'eau à l'échelle du pays (figure 2), soit 3,3 million de miles de cours d'eau.

Cette évolution du NWM est due en partie au partenariat de NOAA avec Esri. Depuis 2014, l'OWP (Office of Water Prediction) de NOAA a exploré conjointement avec les ingénieurs Esri le concept d'un système d’information géographique d'entreprise (SIG d'entreprise) qui pourrait devenir le moteur de recherche et de développement des activités géospatiales afin de prendre en charge le NWM, ainsi que le développement de services de données analytiques. Cela doit faciliter le développement de modèles, mais également l'exploration des renseignements qui pourraient être glanés des sorties de ces modèles. En 2016, ce SIG d'entreprise est devenu réalité via le programme EEAP (Esri Enterprise Advantage Program) et le déploiement d'ArcGIS Enterprise au Centre national de l'eau de NOAA/National Weather Service (NWS). Ce système est actuellement en place et inclut un portail frontal, ainsi qu'un ensemble de sites ArcGIS Server. 

Le 6 mars 2018, NOAA a implémenté la version 1.2 du National Water Model, qui s'appuie sur le succès des versions précédentes et génère des analyses et prévisions de débit plus précises. Ce niveau de précision supérieur est dû en partie à une forte augmentation du nombre d'observations assimilées dans le modèle, avec notamment 680 fluviomètres USGS suplémentaires (soit une hausse de près de 10 %) pour faciliter l'amélioration de la simulation de débit du modèle. Au total, le niveau de précision supérieur offert par la version 1.2 portera ses fruits aussi bien pour la gestion quotidienne de l'eau que pour la prise de décision lors d'événements à fort impact. Le SIG d'entreprise est utilisé à des fins de test et de développement de services de données expérimentaux qui facilitent les synthèses hydroligiques quotidiennes des conditions des ressources en eau actuelles et prévues émises par les Centres de prévision des rivières du NWS. Le SIG d'entreprise de NWC est également le hub d'une série de services de cartographie et d'applications Web qui placent la sortie du NWM en contexte pour l'utilisateur final.

La prochaine version, la version 2.0 du National Water Model, doit sortir au début de l'année 2019. La version 2.0 offrira une couverture initiale pour Hawaï, en fournissant le débit et d'autres aides hydrologiques aux prévisionnistes, intervenants d'urgence, gestionnaires des ressources en eau et autres intervenants sur les îles. Elle représente également une étape majeure en matière d'engagement avec les entreprises du domaine de la météorologie, de l'eau et du climat ; un composant essentiel de la vision du National Weather Service pour créer une nation prête à faire face aux intempéries. Dans le cadre de la mise à niveau de la version 2.0, le code du National Water Model sera organisé en une série de bibliothèques récupérables, gratuites et à disposition des personnes extérieures au Gouvernement fédéral. Cette approche de développement communautaire ouvre la porte à la création de solutions propres à une géographie, personnalisées et à valeur ajoutée, qui réduiront l'écart entre la science et les personnes qui ont besoin d'informations sur les ressources en eau pour les protéger et les soutenir.

Les services de données qui convertissent les prévisions officielles du Centre de prévision des rivières du NWS en un ensemble de services expérimentaux de cartographie des inondations représentent sans doute la fonctionnalité émergente la plus excitante. Ces services démonstratifs nous conduiront vers une ère de nouveaux services de prise de décision basés sur les impacts pour les prévisions en matière d'eau.

Le National Model Water représente une avancée progressive pour relever les défis en matière d'eau de demain. Au fil du temps et grâce au partenariat durable avec Esri, les sorties du National Water Model seront deplus en plus utilisées par les prévisionistes du National Weather Service pour compléter les prévisions en eau traditionnelles et proposer des prévisions opportunes et de meilleure qualité afin de répondre aux besoins évolutifs de nos parties prenantes.