Des chercheurs de l’Université de Standford ont publié, ce 13 mars 2025, une étude mêlant intelligence artificielle et science de la Terre. Celle-ci, parue dans la revue Science, s’intéresse à la prédiction de la fonte des glaces grâce à un modèle d’apprentissage profond. À l’heure où les températures ne font qu’augmenter, anticiper la fonte des glaces et la montée des eaux s’avère nécessaire, particulièrement pour la protection des zones côtières.
L’auteur principal de l’article, Ching-Yao Lai est professeur adjoint de géophysique à la Stanford Doerr School of Sustainability et Yongji Wang, premier auteur de l’étude, est chercheur postdoctoral dans son laboratoire. Ensemble, ils ont réussi à mettre en évidence des principes fondamentaux de physique qui déterminent le mouvement de la calotte glaciaire.
L’Antarctique agit comme une éponge
L’Antarctique est un continent à lui tout seul. Il fait deux fois la taille de l’Australie et agit littéralement comme une éponge en stockant de l’eau sous forme de glace. Seulement, avec le réchauffement climatique, cette glace fond, devient de l’eau et fait monter le niveau des mers et des océans.
Jusqu’à présent, pour essayer de prévoir le mouvement de la calotte glaciaire, les scientifiques utilisaient des hypothèses construites sur des modèles élaborés à partir d’expérience menées en laboratoire. Mais, les propriétés physiques de la glace formée depuis l’eau de mer sont différentes de celle de la glace formée à partir de neige compactée.
Ching-Yao Lai explique dans un communiqué : « Ces différences influencent le comportement mécanique global, le soi-disant modèle constitutif, de la calotte glaciaire d’une manière qui n’est pas prise en compte dans les modèles existants ou dans un environnement de laboratoire. »
La glace est anisotrope : ça veut dire quoi ?
Le modèle d’apprentissage construit par les chercheurs de Standford a analysé le mouvement à grande échelle ainsi que l’épaisseur de la calotte glaciaire. Il s’est basé sur des images en haute résolution récupérées depuis des satellites et des radars d’avion.
Les résultats mettent à mal les modèles utilisés jusqu’à présent, car ils supposaient que « la glace antarctique avait les mêmes propriétés physiques dans toutes les directions ». Même si les scientifiques savaient qu’il s’agissait d’une simplification excessive, les chercheurs de Standford ont réussi à démontrer de « manière concluante » qu’ils étaient faux.
Ils ont mis en évidence que lorsque la glace se trouvait près du continent, elle subit une compression. Cependant, la glace plus éloignée du continent, qui est donc tirée vers la mer, devient anisotrope : cela signifie que la glace va présenter des propriétés physiques différentes en fonction de sa direction.
« Notre étude révèle que la majeure partie de la banquise est anisotrope. La zone de compression – la partie proche de la glace ancrée – ne représente que moins de 5 % de la banquise. Les 95 % restants constituent la zone d’extension et ne suivent pas la même loi », raconte Yongji Wang.
« Nous essayons de démontrer qu’il est possible d’utiliser l’IA pour apprendre quelque chose de nouveau. Il faut encore respecter certaines lois physiques, mais cette approche combinée nous a permis de découvrir une physique de la glace au-delà de ce que l’on connaissait auparavant », conclut Ching-Yao Lai. « Elle pourrait véritablement ouvrir de nouvelles perspectives sur les processus terrestres et planétaires en milieu naturel. »
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