L’IA révèle une explosion mondiale des algues flottantes

Pour la première fois et avec l’aide de l’intelligence artificielle, des chercheurs ont mené une étude complète des algues flottantes à l’échelle mondiale et ont constaté que leur prolifération s’étend à travers l’océan. Ces tendances sont probablement le résultat de changements de température, de courants et de nutriments océaniques, selon les auteurs, et pourraient avoir un impact significatif sur la vie marine, le tourisme et les économies côtières.

Dirigée par des chercheurs de l’Université de Floride du Sud et de la National Oceanic and Atmospheric Administration, l’étude démontre la puissance de l’intelligence artificielle comme outil de traitement de grandes quantités de données océaniques.

« Bien que des études régionales aient été publiées, notre article donne la première image mondiale des algues flottantes, y compris les tapis de macroalgues et les écumes de microalgues », a déclaré Chuanmin Hu, professeur d’océanographie au Collège des sciences marines de l’USF et auteur principal de l’article publié dans Nature Communications. « Nos résultats montrent que l’océan mondial favorise désormais la croissance des macroalgues flottantes. »

Hu décrit les macroalgues comme les algues marines comme une épée à double tranchant. En eau libre, elles peuvent fournir un habitat essentiel à la vie marine et avoir un impact positif sur les pêcheries – servant de nurseries pour de nombreuses espèces. Mais une fois que les algues atteignent les eaux côtières, la biomasse en décomposition peut causer des dommages considérables au tourisme, aux économies et à la santé des populations et de la vie marine.

Entre 2003 et 2022, les écumes de microalgues et les tapis de macroalgues se sont étendus à travers le globe. Les microalgues à la surface de l’océan ont connu une augmentation modeste mais significative de un pour cent par an. Cependant, les efflorescences de macroalgues ont augmenté de 13,4 pour cent par an dans l’Atlantique tropical et le Pacifique occidental, ont constaté les auteurs, avec l’augmentation la plus spectaculaire de biomasse survenant après 2008. La taille cumulée de ces efflorescences de microalgues a atteint 43,8 millions de kilomètres carrés (16,9 millions de miles carrés), rompant avec les tendances historiques.

Les points de basculement pour les efflorescences de macroalgues se sont produits vers 2010. La première grande efflorescence de l’algue verte connue sous le nom d’Ulva s’est produite en mer Jaune en 2008. Une efflorescence significative de l’algue brune sargasse a eu lieu dans l’Atlantique tropical en 2011. Une autre efflorescence de sargasse s’est produite en mer de Chine orientale en 2012.

« Avant 2008, aucune grande efflorescence de macroalgues n’avait été signalée, à l’exception de la sargasse dans la mer des Sargasses », a expliqué Hu. « À l’échelle mondiale, nous semblons assister à un changement de régime, passant d’un océan pauvre en macroalgues à un océan riche en macroalgues. »

Pour mener l’étude, Hu et ses collègues ont utilisé l’intelligence artificielle pour analyser 1,2 million d’images satellites de l’océan, en se concentrant sur 13 zones et cinq types d’algues. Ils ont entraîné un modèle d’apprentissage profond à repérer les caractéristiques signalant la présence d’algues flottant à la surface de l’océan. Dans la plupart des cas, ces caractéristiques apparaissent sur de nombreux pixels d’image, mais elles représentent généralement moins d’un pour cent de chaque pixel.

Lin Qi, océanographe au Centre NOAA pour les applications et la recherche satellitaires et premier auteur de l’étude, a mis à jour un modèle informatique précédemment développé par la même équipe de recherche, leur permettant d’analyser les images de l’océan mondial sur 20 ans. Il a fallu plusieurs mois et des millions de caractéristiques d’image pour entraîner le modèle de Qi.

Les auteurs créditent l’informatique de recherche de l’USF pour son rôle crucial dans l’étude. L’installation a fourni un accès à une infrastructure haute performance qui a traité plusieurs groupes d’images simultanément. Malgré cela, le traitement et l’analyse des 1,2 million d’images satellites ont pris plusieurs mois.

« Ce travail est impossible sans l’installation de calcul haute performance ou les collaborations à long terme entre la NOAA et l’USF », a souligné Qi.

L’étude a attribué l’expansion des efflorescences à la fois aux activités humaines, telles que le ruissellement de nutriments dans l’océan, et à la variabilité climatique, comme le réchauffement des océans, tout en reconnaissant que les raisons peuvent différer selon les régions. Pour l’avenir, Qi a déclaré : « Nous allons explorer davantage de données satellites et chercher à mieux comprendre ces expansions. »

Article : Global floating algae blooms are expanding – Journal : Nature Communications – Méthode : Imaging analysis – DOI : Lien vers l’étude

Source : Floride Sud U.