Le Service d'Aide Humanitaire de la Commission européenne (ECHO, pour European Commission Humanitarian Office) est l'un des principaux donateurs d'aide humanitaire au niveau mondial. En 2004, ECHO a commandé le développement d’un système qui permettrait d’intégrer les systèmes existants dédiés au suivi global des catastrophes naturelles et au partage de l’information à la suite de telles tragédies. Ce système serait destiné à tous les acteurs de l’aide humanitaire, dont la plupart sont des organisations non gouvernementales de petite taille, qui n’ont pas les moyens d’effectuer le suivi des catastrophes en continu. Résultat de cette initiative, la Commission européenne, l’Organisation des Nations Unies (ONU) ainsi que de nombreuses organisations scientifiques ont donc joint leurs efforts pour créer un système d’alerte en cas de catastrophe et de coordination des efforts humanitaires, appelé le GDACS, ou Global Disaster Alert and Coordination System.

L’expertise du Joint Research Centre de la Commission européenne (JRC) dans le domaine des catastrophes naturelles et les systèmes d’information géographique l’a amené à développer des modèles d’alerte et d’impact pour différents types de catastrophes comme les tremblements de terre, les cyclones tropicaux, les éruptions volcaniques et les inondations. Le JRC a aussi développé un système automatisé de veille médiatique, (the Europe Media Monitor), qui rassemble, entre autres, en temps réel les nouvelles sur les catastrophes en cours. GDACS a donc été développé par le JRC, qui possédait de plus une expertise dans les technologies Web. GDACS, qui rassemble et présente l’information de ses partenaires en un seul et unique portail, est pour ainsi dire un « système de systèmes ». Parallèlement, mais comme partie intégrante du GDACS, le bureau de coordination des affaires humanitaires de l’ONU (OCHA, pour Office for Coordination of Humanitarian Affairs) a mis sur pied un portail Web pour l’échange d’information entre les premiers répondants, appelé le Virtual On-Site Operations Coordination Centre (Virtual OSOCC). D’autres organismes, comme UNOSAT ont apporté leur contribution en rendant disponibles des cartes d’impact basées sur l’imagerie satellite.

Capture d’écran du portail GDACS.

Modéliser l’impact humanitaire des catastrophes naturelles

Pour bien mesurer l’impact d’une catastrophe naturelle, il est important de comprendre les éléments qui y contribuent. L’impact d’un événement est déterminé par trois facteurs indépendants (Schneiderbauer and Ehrlich, 2005): La taille de l’événement, les éléments exposés à l’impact (par exemple, la population ou les propriétés) et la vulnérabilité ou la résistance de l’élément au danger. Lorsque l’un de ces facteurs est inexistant, le risque (ou l’impact) est nul. Cette relation est souvent exprimée par une équation telle que :

Impact = risque (événement menaçant) * exposition * vulnérabilité

L’impact est proportionnel à la taille du risque et à la taille de l’exposition. Plus il y a d’individus dans une zone touchée, plus il risque d’y avoir des victimes. La vulnérabilité couvre autant les aspects de susceptibilité à un risque (vulnérabilité croissante) et la capacité à faire face aux conséquences (vulnérabilité décroissante). Lorsqu’une catastrophe survient dans un endroit peuplé, une intervention internationale sera seulement requise lorsque la communauté locale ne peut y faire face par elle-même. Cette capacité est un élément essentiel à considérer dans un contexte d’aide humanitaire. Elle est caractérisée par la vulnérabilité de la population locale (par exemple, la qualité des habitations, les revenus, l’assurance et la structure familiale), mais également par une résistance intrinsèque à la société, comme la protection apportée par les autorités civiles, un gouvernement fonctionnel et fort, et la présence de la Croix Rouge (Schneiderbauer and Ehrlich, 2005).

En pratique, un système qui accomplit des analyses d’impact en temps quasi réel, comme GDACS, fait partie d’un système plus grand. Le flux typique d’un tel système est expliqué dans la prochaine figure. Les réseaux d’observation relaient les paramètres physiques d’un nouvel événement immédiatement à un système d’analyse de conséquences. Ce dernier calcule l’impact probable, en utilisant les bases de données géographiques, socio-économiques et démographiques. Une alerte préliminaire peut être déclenchée dès cette étape. La collecte automatique de données, par le biais d’une veille médiatique et la surveillance de sites Web spécifiques à la recherche d’informations sur un événement particulier peut aussi être démarrée à cet instant. Par la suite, des experts évaluent cette information (par le biais d’alertes SMS, de rapports par courriels, et d’applications Web pour le partage d’information) et «rectifient » l’évaluation de l’impact humanitaire probable. L’information provenant de témoins de l’événement et d’agences locales de secours est aussi intégrée dans la plateforme de partage.

Flux des opérations du Global Disaster Alert and Coordination System (GDACS).

Détection des événements menaçants

L’analyse en temps quasi réel de l’impact global d’une catastrophe débute par la détection des événements menaçants imminents ou tout récents. Bien que plusieurs groupes de scientifiques aient développé des systèmes de surveillance avancés, tous les types de catastrophes ne sont pas suivis et il n’existe pas de système global unique de surveillance.

Séismes
Parce que l’énergie dégagée par un séisme se propage facilement à travers la croûte terrestre, le suivi de ce type de catastrophe a été rendu possible à l’échelle globale il y a déjà longtemps. En 1892, John Milne avait déjà déployé un premier réseau de 40 séismographes. Plus tard, la progression des technologies et l’intérêt soulevé par le suivi des explosions nucléaires a rendu ce réseau encore plus dense et étendu. Aujourd’hui, les tremblements de terre (qui sont aussi la cause principale de tsunamis) sont détectés et caractérisés en deçà de 20 minutes, peu importe leur origine géographique, et ce, par plus d’une agence à la fois (par exemple par le United States Geological Survey, le Système allemand GEOFON, le Centre Sismologique Euro-Méditerranéen, la Commission météorologique du Japon et EMERCOM de Russie).

Cyclones tropicaux
Il en est de même pour les événements météorologiques extrêmes, et en particulier en ce qui concerne les cyclones tropicaux. Sous la coordination de l’Organisation météorologique mondiale, les centres nationaux et régionaux de météorologie partagent information et modèles pour observer et prévoir la force et la direction des cyclones tropicaux. De plus, le déploiement de nombreux satellites, le développement des technologies de télédétection et l’infrastructure globale de télécommunications mise en place depuis les années 60 ont permis la mesure continuelle à l’échelle de la planète de variables telles que la vitesse du vent, l’humidité et la couverture nuageuse.

Volcans et inondations
Cependant, il n’existe actuellement pas de réseau global qui puisse fournir des informations scientifiques sur les inondations et l’activité volcanique. La plupart des volcans d’importance possèdent leur propre observatoire, mais il n’y a pas nécessairement de site Web où l’information concernant le statut du volcan est mise à jour. Le « Global Volcanism Program » de la Smithsonian Institute produit bien des bulletins hebdomadaires, mais ne diffuse pas l’information dans un format standard. De même, le International Volcano Research Centre maintient quotidiennement une liste, mais encore une fois sans faire référence aux normes pour l’explosivité, le niveau d’alerte ou la magnitude.

Certains pays ont développé des systèmes avancés de surveillance des inondations qui réussissent à prédire ces événements jusqu’à 10 jours d’avance, alors que d’autres pays n’ont aucun moyen en ce sens. Actuellement, la liste mondiale la plus complète sur les inondations est constituée par le Darthmouth Flood Observatory (DFO), qui, en collaboration avec le Joint Research Centre (JRC), recueille l’information par le biais de la veille médiatique. Malgré tout, cette façon de faire n’est pas suffisante et d’autres systèmes sont nécessaires pour améliorer la détection d’inondations. Plus récemment, justement pour combler le manque de ce côté, le JRC et le DFO ont joint leurs efforts pour développer un système de détection global des inondations qui s’appuie sur l’observation quotidienne des rivières du monde par capteur micro-ondes passif.

Modélisation des événements menaçants – théorie vs pratique

L’impact d’une catastrophe dépend grandement de ce qui se trouve dans la région touchée (en termes de personnes et de matériel). De plus, l’impact ne sera pas le même sur l’ensemble de la région.

• Dans le cas des tremblements de terre, les régions les plus près de l’épicentre subissent généralement plus de dommages que celles plus éloignées. L’intensité du tremblement, maximal à l’épicentre, peut être décrit assez précisément, en tenant compte de paramètres tels que la géométrie locale de la faille, l’orographie, la géologie et les types de sol (Wald et al., 1999).
• En ce qui concerne les inondations, la région touchée peut être clairement identifiée, bien que difficile à quantifier. Non seulement une zone inondée est-elle discontinue, mais cette dernière se modifie selon le flux des eaux et les précipitations. L’impact variera en fonction de la hauteur d’eau accumulée, qui est elle-même variable à l’intérieur de la zone touchée. Alors qu’il est possible de modéliser théoriquement une zone inondée (e.g. Chow, 1959, Bates and De Roo, 2000), il est pratiquement impossible d’obtenir des estimés qui se rapprochent de la réalité, à cause du manque de données détaillées sur la topographie, la météorologie et l’hydrographie.
• Dans le cas des volcans, la région touchée dépend du type d’éruption (coulée de lave, nuage de cendres volcaniques, lahar, etc.) et est déterminée, dans certains cas, par les conditions météorologiques (comme la vitesse et la direction du vent). La géométrie du volcan, principalement la pente de ses flans, peut aussi jouer un rôle.
• Les cyclones tropicaux, quant à eux, frappent une zone côtière avec des vents puissants, de hautes vagues, de fortes précipitations et peuvent donner naissance à des tornades. La région affectée par chacun de ces éléments peut être modélisée à partir des caractéristiques de la tempête (e.g. Knaff et al (2006) et Holland (1980) pour la vitesse du vent et Turk et al. (2003) pour les précipitations).

Dans la plupart des cas, la modélisation des événements menaçants nécessite de nombreuses informations et données sur les caractéristiques du risque, et en pratique, très peu de ces données sont disponibles pour la surveillance en temps réel. En règle générale, les tremblements de terre sont approximés à leur source ponctuelle, alors qu’en réalité, la rupture le long d’une faille peut s’étendre à des centaines de kilomètres. En plus, l’incertitude associée au point d’origine reste significative (en particulier en ce qui concerne la profondeur). Les cyclones sont, quant à eux, caractérisés par une pression centrale et une vitesse maximale des vents, ce qui ne décrit pas en détail le vortex (ou tourbillon) asymétrique. Quant aux inondations, elles sont souvent seulement décrites textuellement, en nommant la province ou le district touché.

Le défi, dans la modélisation des événements menaçants en temps quasi-réel, est d’identifier la région qui sera touchée, compte tenu seulement d’un nombre restreint de paramètres. Bien que des modèles plus évolués existent de nos jours pour la plupart des événements, une méthode simple encore utilisée consiste à établir une zone circulaire entourant l’événement, dont le rayon d’impact représente celui d’un événement moyen.

Les technologies géospatiales et le Web pour faire le lien

Bien que l’évaluation finale des besoins humanitaires soit faite par les administrations locales ou par les équipes internationales d’évaluation comme l’UNDAC (United Nations Disaster Assessment and Coordination), les systèmes d’information géographique occupent un rôle important dans ce processus qui se joue en temps quasi réel.

Il en est ainsi car les conséquences des catastrophes naturelles sont la plupart du temps déterminées par des facteurs locaux à composante spatiale, qui peuvent être traités et emmagasinées dans un SIG. Par exemple, la présence de population humaine et d’infrastructure dans une zone touchée sera déterminante dans l’intérêt que porteront à un événement les secours humanitaires. Les organisations internationales exigent généralement, comme condition initiale d’intervention, qu’il y ait au moins un certain nombre d’individus à risque ou de victimes touchées (ECHO, 2004). Ainsi, une bonne façon d’éliminer les événements sans conséquences (ou qui ne répondent pas à ces critères) est de comparer la région géographique touchée en fonction de la densité locale de la population. Il faut aussi se rappeler que l’aide internationale sera acheminée seulement si la communauté locale ne peut faire face à la catastrophe et prendre elle-même en main les secours.

Durant les quatre dernières années, le JRC a développé les outils et les modèles nécessaires pour répondre exactement à ces besoins. Pour ce faire, une imposante base de données géospatiales est mise à jour continuellement à partir des informations les plus à jour sur la population, les indicateurs socio-économiques, les infrastructures critiques (comme les barrages hydroélectriques, les centrales nucléaires, les aéroports, les ports, les routes, etc.). Ces données sont publiées par le biais d’interfaces de traitement et de cartographie Web (selon les normes géospatiales pour le Web entérinées par l’Open Geospatial Consortium). De plus, le JRC a développé un outil qui rassemble les informations sur les événements tirées d’une liste de sites Web pertinents (dont le USGS pour les tremblements de terre et le Pacific Disaster Center pour les cyclones tropicaux), et les emmagasine dans une base de données. Lorsqu’un nouvel événement est détecté, les modèles appropriés prédéfinis sont appelés, par exemple les modèles de géotraitement, de propagation de tsunamis ou d’alertes, et l’on détermine la région touchée, la population à risque et le niveau de l’alerte GDACS reliée à l’impact humanitaire. Cette alerte consiste en fait en une échelle très simple (vert, orange et rouge), conçue pour être utilisée par les décideurs, sans qu’ils aient besoin de formation préalable. Au lieu d’indiquer l’ampleur de l’événement menaçant, l’alerte indique plutôt le risque couru par la population locale. Pour les alertes de niveau orange ou rouge, les quelque 7000 gestionnaires de crises ou premiers répondants inscrits actuellement aux alertes GDACS sont avertis.

Sans géomatique, point de GDACS

Tout système global d’analyse d’impact de catastrophes en temps quasi réel ne peut qu’être un système de systèmes. Les disciplines scientifiques impliquées, l’infrastructure des capteurs à déployer et maintenir, les calculs requis pour exécuter des modèles complexes, ainsi que les ressources humaines nécessaires pour garder le tout opérationnel, ne peuvent provenir d’une seule organisation.

La plupart des données et des services impliqués dans ce domaine possèdent une composante spatiale. Ainsi, la géomatique joue un rôle d’intégrateur, en permettant de combiner des données de formats divers, fournies par différentes organisations, mais qui font référence à la même Terre. En ce sens, un système géomatique s’est imposé dans la conception d’un système de systèmes.

L’usage de normes constitue d’ailleurs l’un des éléments primordiaux dans un tel design : Normes en ce qui concerne le contenu en données, l’échange des données, le contrôle de la qualité et l’accessibilité Web. De ces normes, certaines sont émergentes (comme le RSS pour l’échange, le « Common Alerting Protocol » - CAP – pour les messages d’alertes, et les codes de catastrophes GLIDE) alors que d’autres existent depuis plus longtemps (comme les normes géomatiques entérinées par l’Open Geospatial Consortium). Le JRC a privilégié l’utilisation de ces normes dans le développement de GDACS, et a prouvé qu’un système de systèmes pouvait effectivement être mis sur pied.

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