Des chercheurs américains ont développé un système d’intelligence artificielle capable de cartographier les courants océaniques avec une précision inédite, en analysant les images thermiques des satellites météorologiques. Leur technologie, testée dans le Gulf Stream, offre une résolution spatiale de 10 kilomètres et des mises à jour horaires, ouvrant de nouvelles perspectives pour la compréhension des échanges climatiques et la protection des écosystèmes marins.
Les satellites météorologiques observent la surface des océans depuis des décennies, accumulant des millions d’images thermiques qui, jusqu’à présent, ne livraient qu’une partie de leur potentiel. Une équipe de chercheurs américains vient de franchir un cap en exploitant ces données d’une manière radicalement nouvelle. En entraînant un réseau de neurones sur des simulations informatiques haute résolution de la circulation océanique, ils ont appris à l’intelligence artificielle à décrypter les mouvements sous-jacents à partir des seules variations de température en surface.
Une lecture intelligente des images thermiques
Le système, baptisé GOFLOW, analyse les images consécutives du satellite géostationnaire GOES-East. Il identifie comment les configurations de température se courbent, s’étirent et se déplacent d’une heure à l’autre, déduisant ainsi les vitesses des courants responsables de ces transformations. « L’avancée majeure a été d’apprendre à transformer ces images en accéléré en cartes horaires des courants », explique Luc Lenain, océanographe à l’Institution d’océanographie Scripps de l’UC San Diego, qui a codirigé l’étude avec Kaushik Srinivasan, ancien de Scripps aujourd’hui à l’UCLA.
Leur approche présente un avantage déterminant : elle ne nécessite aucun nouvel instrument spatial. Les satellites météorologiques existants fournissent déjà les données nécessaires, ce qui rend la méthode immédiatement applicable et potentiellement peu coûteuse à déployer à grande échelle.
Une validation probante dans le Gulf Stream
Les chercheurs ont soumis leur système à une validation rigoureuse en comparant ses résultats avec des mesures directes effectuées par des instruments embarqués à bord de navires dans la région du Gulf Stream en 2023. Les comparaisons ont également porté sur les estimations satellitaires conventionnelles, basées sur la mesure de la hauteur de la surface océanique.
Les résultats sont convaincants :
- GOFLOW produit des cartes de courants détaillées toutes les heures
- La résolution spatiale atteint environ 10 kilomètres
- Le système capture des phénomènes à petite échelle comme des tourbillons et des couches limites
- Les méthodes conventionnelles ne produisent que des moyennes floues sur ces mêmes échelles
La fréquence horaire représente une amélioration considérable par rapport aux cycles de revisite de 21 jours du satellite Surface Water and Ocean Topography, ou aux moyennes journalières issues des produits d’altimétrie AVISO.
Des découvertes sur les courants sous-mésoéchelles
L’application de leur technologie a permis une première scientifique majeure : la mesure, à partir d’observations réelles, des signatures statistiques de courants sous-mésoéchelles intenses. Ces phénomènes, jusqu’alors documentés uniquement dans des simulations numériques, jouent un rôle fondamental dans le mélange vertical de l’océan.
« Cela ouvre la voie à la mise à l’épreuve d’idées établies de longue date sur la façon dont l’océan absorbe la chaleur et le carbone », souligne Luc Lenain. La capacité à observer ces processus en temps réel pourrait modifier notre compréhension des mécanismes de régulation climatique par les océans.
Perspectives pour la modélisation climatique
L’intégration potentielle de GOFLOW aux systèmes de prévision météorologique et aux modèles climatiques représente l’une des applications les plus prometteuses. Les courants à évolution rapide, désormais observables avec une précision et une fréquence inégalées, influencent directement :
- Les échanges air-mer de chaleur et de gaz
- Le transport des déchets marins et des polluants
- La dynamique des écosystèmes océaniques
Le cadre méthodologique développé par les chercheurs peut en principe être appliqué à l’ensemble des bassins océaniques couverts par des satellites géostationnaires. Les auteurs envisagent ainsi une observation mondiale des courants océaniques à haute résolution, une perspective qui pourrait transformer notre capacité à surveiller et comprendre la dynamique des océans.
La communauté scientifique cherche actuellement à améliorer la précision des modèles climatiques, dont les incertitudes concernant le rôle des océans restent significatives. La capacité à observer les courants avec cette granularité temporelle et spatiale pourrait contribuer à réduire ces incertitudes, offrant une vision plus fine des interactions entre l’océan et l’atmosphère.
La méthode présente cependant certaines limites. Elle dépend de la qualité et de la continuité des données satellitaires, et son efficacité pourrait varier selon les conditions météorologiques ou les caractéristiques régionales des océans. Les chercheurs devront également valider son application dans d’autres régions que le Gulf Stream, où les courants présentent des dynamiques différentes.
