- Cientistas usaram IA analisará 20 anos de imagens de satélite e descobriu que a proliferação de algas flutuantes está aumentando em todo o mundo.
- Grandes manchas de algas marinhas (macroalgas) e proliferação de microalgas cresceram rapidamente desde cerca de 2008–2010mostrando uma grande mudança em direção a mais algas nos oceanos.
- Algas flutuantes podem ajudar a vida marinha em águas abertas, mas quando atinge as costas, pode danificar os ecossistemas, o turismo e as economias locais.
- O aumento provavelmente está relacionado alterações climáticas, aquecimento dos oceanos, alterações nas correntes e poluição por nutrientes resultante das atividades humanas.
Adaptado de um Comunicado de imprensa pela Universidade do Sul da Flórida
Pela primeira vez e com a ajuda da inteligência artificial, os investigadores conduziram um estudo abrangente de algas flutuantes globais e descobriram que a proliferação está a expandir-se através do oceano. Estas tendências são provavelmente o resultado de alterações na temperatura, nas correntes e nos nutrientes dos oceanos, segundo os autores, e podem ter um impacto significativo na vida marinha, no turismo e nas economias costeiras.
Liderado por pesquisadores da Universidade do Sul da Flórida (USF) e da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA), da Universidade de Columbia e de outras instituições, o estudo demonstra o poder da inteligência artificial como ferramenta para processar grandes quantidades de dados oceânicos.
“Com o aprendizado de máquina, desenvolvemos mapas que mostravam claramente que as algas flutuantes no oceano estavam aumentando”, diz o coautor Joaquim Goesprofessor pesquisador do Observatório Terrestre Lamont-Doherty, que faz parte da Columbia Climate School.
“Embora estudos regionais tenham sido publicados, nosso artigo fornece a primeira imagem global de algas flutuantes, incluindo tapetes de macroalgas e espuma de microalgas”, diz Chuanmin Hu, professor de oceanografia na Faculdade de Ciências Marinhas da USF e autor sênior de o artigo publicado recentemente na Nature Communications. “Nossos resultados mostram que o oceano global agora favorece o crescimento de macroalgas flutuantes.”
Hu refere-se às macroalgas, como as algas marinhas, como uma faca de dois gumes. Em águas abertas, podem proporcionar um habitat crítico para a vida marinha e ter um impacto positivo nas pescas, servindo de berçário para muitas espécies. Mas quando as algas atingem as águas costeiras, a biomassa em decomposição pode causar danos consideráveis ao turismo, às economias e à saúde das pessoas e da vida marinha.
Entre 2003 e 2022, tanto a espuma de microalgas como os tapetes de macroalgas expandiram-se por todo o mundo. As microalgas na superfície do oceano tiveram um aumento modesto, mas significativo, de um por cento ao ano. No entanto, a proliferação de macroalgas aumentou 13,4% ao ano no Atlântico tropical e no Pacífico ocidental, descobriram os autores, com o aumento mais dramático na biomassa a ocorrer depois de 2008. O tamanho cumulativo destas proliferações de macroalgas atingiu 43,8 milhões de quilómetros quadrados (16,9 milhões de milhas quadradas), rompendo com tendências históricas.
No Oceano Índico, que fica sem litoral ao norte, a circulação é lenta, diz Goes. “Você pode ver que o número de algas flutuantes aumentou de três a três vezes e meia, o que é realmente alarmante.”
Os pontos de inflexão para a proliferação de macroalgas ocorreram por volta de 2010. A primeira grande floração da alga verde conhecida como Ulva aconteceu no Mar Amarelo em 2008. Uma floração significativa da alga marrom Sargassum ocorreu no Atlântico tropical em 2011. Outro Sargassum a floração ocorreu no Mar da China Oriental em 2012.
“Antes de 2008, não havia relatos de grandes florescimentos de macroalgas, exceto sargaço no Mar dos Sargaços”, diz Hu. “À escala global, parecemos estar a testemunhar uma mudança de regime de um oceano pobre em macroalgas para um oceano rico em macroalgas.”
Para conduzir o estudo, os pesquisadores usaram inteligência artificial para escanear 1,2 milhão de imagens de satélite do oceano, concentrando-se em 13 zonas e cinco tipos de algas. Eles treinaram um modelo de aprendizagem profunda para detectar características que sinalizam a presença de algas flutuando na superfície do oceano. Na maioria dos casos, esses recursos aparecem em muitos pixels da imagem, mas normalmente compreendem menos de um por cento de cada pixel.
Lin Qi, oceanógrafo do Centro NOAA para Aplicações e Pesquisa de Satélites e primeiro autor do estudo, atualizou um modelo de computador desenvolvido anteriormente pela mesma equipe de pesquisa para analisar 20 anos de imagens do oceano global. Foram necessários vários meses e milhões de recursos de imagem para treinar o modelo de Qi.
Os autores dão crédito ao departamento de Research Computing da USF por seu papel crítico no estudo. A instalação forneceu acesso a uma infraestrutura de alto desempenho que processou vários grupos de imagens simultaneamente. Mesmo assim, foram necessários vários meses para processar e analisar os 1,2 milhões de imagens de satélite.
“Este trabalho é impossível sem as instalações de computação de alto desempenho ou as colaborações de longo prazo entre a NOAA e a USF”, diz Qi.
O estudo atribuiu as expansões da floração às atividades humanas, como o escoamento de nutrientes para o oceano, e à variabilidade climática, como o aquecimento dos oceanos, embora reconhecendo que as razões podem diferir entre as regiões. Olhando para o futuro, diz Qi, “vamos explorar mais dados de satélite e procurar uma melhor compreensão das expansões”.
