La dernière étude mondiale de télédétection utilisant la technologie de l'intelligence artificielle montre que les algues flottantes à la surface des océans du monde se développent rapidement, ce qui indique que les systèmes biologiques marins pourraient subir une transformation profonde. L’équipe de recherche a souligné que cette tendance est étroitement liée aux changements de température de l’eau de mer, aux courants océaniques et aux modèles de nutriments, et qu’elle pourrait avoir des impacts étendus sur l’écologie marine, le tourisme et les économies côtières à l’avenir. La recherche, dirigée par des scientifiques de l’Université de Floride du Sud et de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), met en évidence le rôle essentiel de l’intelligence artificielle dans le traitement des données d’observation des océans à très grande échelle.

C’est la première fois que les chercheurs analysent systématiquement les algues flottantes à la surface de la mer à l’échelle mondiale, couvrant de grands radeaux d’algues macroscopiques et des films de surface de microalgues, et fournissent une image globale de leur répartition et de leurs changements au cours des deux dernières décennies. Hu Chuanmin, auteur correspondant de l'article et professeur d'océanographie à l'École des sciences marines de l'Université de Floride du Sud, a déclaré que les résultats de la recherche montrent que l'environnement marin mondial actuel est généralement plus propice à la croissance de macroalgues flottantes. Il a souligné que dans l'environnement de haute mer, les macroalgues telles que les herbiers marins et les algues brunes peuvent fournir des habitats à une variété d'organismes marins et servir de sites de reproduction importants pour la pêche, ce qui a un effet écologique positif. Mais une fois que ces masses d’algues seront transportées vers les zones côtières par les courants océaniques, leur mort et leur décomposition massives causeront des dommages au paysage touristique, auront un impact sur l’économie locale et menaceront la santé des résidents côtiers et de la vie marine.

L’étude a utilisé des données d’observation par satellite de 2003 à 2022 et a révélé que les films de microalgues et les amas de macroalgues flottantes à la surface de la mer augmentent à l’échelle mondiale. Les statistiques montrent que la zone de couverture des microalgues augmente régulièrement à un rythme d'environ 1 % par an, tandis que les macroalgues se développent beaucoup plus rapidement dans certaines zones maritimes. Dans les régions tropicales de l'Atlantique et du Pacifique occidental, le taux de croissance annuel atteint 13,4 %, surtout après 2008, le taux de croissance s'est considérablement accéléré. À la fin de la période d’étude, la superficie totale des zones mondiales d’épidémie de microalgues à la surface de la mer avait atteint 43,8 millions de kilomètres carrés (environ 16,9 millions de miles carrés), ce qui s’écarte considérablement du modèle de répartition historique précédent. L'équipe de recherche estime que ces chiffres indiquent une « transition de régime » d'un océan « pauvre en macroalgues » à un océan « riche en macroalgues ».

À en juger par la chronologie, des épidémies à grande échelle d'algues flottantes macroscopiques sont apparues à plusieurs tournants clés vers 2010. En 2008, la mer Jaune a enregistré la première épidémie d'algues vertes à grande échelle d'Enteromorpha ; en 2011, une épidémie d’algues brunes Sargassum à grande échelle s’est produite dans l’Atlantique tropical ; et en 2012, un autre événement sargasse à grande échelle s’est produit dans la mer de Chine orientale. Hu Chuanmin a souligné qu'avant 2008, à l'exception des sargasses au sens traditionnel du terme, presque aucune autre région n'avait connu une épidémie de macroalgues flottantes à une telle échelle. Aujourd’hui, des événements similaires se reproduisent dans plusieurs régions océaniques, ce qui donne aux chercheurs des raisons de croire que l’océan mondial entre dans une nouvelle phase caractérisée par une forte abondance de macroalgues flottantes.

La clé pour mener à bien ces travaux réside dans l’application de technologies d’intelligence artificielle telles que l’apprentissage profond. L’équipe de recherche a formé un modèle d’apprentissage profond pour 13 zones maritimes typiques et 5 types différents d’algues flottantes afin d’identifier environ 1,2 million d’images satellites de l’océan, pixel par pixel. Les algues flottantes ne représentent souvent qu’une très petite partie, voire moins de 1 % d’un pixel dans une seule image satellite, et leur répartition spatiale est très fragmentée, de sorte qu’elles sont facilement submergées par le bruit des algorithmes traditionnels. En extrayant et en classant automatiquement des « signaux visuels » subtils, le modèle d’IA est capable de filtrer les traces de ces algues difficiles à identifier manuellement à l’échelle mondiale.

Qi Lin, premier auteur de l'article et océanographe au Centre d'applications et de recherche par satellite du Service national de données et d'informations sur l'environnement par satellite (NESDIS), a apporté des améliorations sur la base du modèle de l'équipe précédente, lui permettant de traiter efficacement 20 ans de données de télédétection océanique mondiale. La formation des modèles elle-même prend des mois et nécessite l'analyse et l'optimisation de millions de caractéristiques de l'image. La recherche s'est également appuyée sur la plate-forme de calcul haute performance fournie par le centre informatique de recherche de l'Université de Floride du Sud pour réaliser le traitement parallèle de plusieurs ensembles d'images. Même avec le soutien de cette infrastructure, il a fallu plusieurs mois pour achever la tâche d'analyse de 1,2 million d'images. Ziering a souligné que ce travail serait presque impossible sans cette plate-forme informatique et sans la coopération stable et à long terme entre la NOAA et l'Université de Floride du Sud.

En termes de facteurs déterminants, l’étude estime que les activités humaines et le changement climatique sont les deux principales causes de l’expansion des épidémies d’algues flottantes. Le ruissellement des sels nutritifs des rivières et des zones côtières est continuellement transporté vers la mer, provoquant une augmentation de la teneur en azote, phosphore et autres éléments nutritifs de la surface de la mer, fournissant ainsi suffisamment d'« engrais » pour les algues. Dans le même temps, le réchauffement climatique a provoqué un réchauffement continu des océans, modifiant la structure stratifiée de l’eau de mer et les modèles de courants océaniques, créant ainsi des conditions thermiques et dynamiques plus adaptées à une reproduction rapide des algues dans certaines zones maritimes. L'équipe de recherche a souligné que les mécanismes de conduite spécifiques peuvent différer considérablement selon les régions et doivent être démontés avec des observations et des simulations plus régionales.

D'un point de vue écologique, les macroalgues flottantes, d'une part, offrent un abri à une variété de vie marine, y compris les poissons sargasses, et augmentent la biodiversité locale et les ressources halieutiques ; d'autre part, les grandes quantités d'humus produites lors du transport vers la côte feront que la plage sera « submergée par les algues », consommera de l'oxygène dissous et libérera des gaz nocifs pendant le processus de décomposition, exacerbant le risque d'eutrophisation et d'hypoxie des masses d'eau côtières. Pour les communautés côtières qui dépendent du tourisme balnéaire, l’accumulation à grande échelle d’algues détruit non seulement le paysage, mais fait également augmenter les coûts de nettoyage et d’entretien, entraînant un impact en chaîne sur les hôtels, restaurants et autres industries connexes. Dans certaines zones côtières à faible revenu, ces événements écologiques sont aggravés par les stress climatiques, posant des défis supplémentaires pour la sécurité des moyens de subsistance des communautés vulnérables.

À l’avenir, l’équipe de recherche prévoit d’intégrer davantage de données d’observation par satellite pour affiner les modèles d’expansion de différentes zones maritimes et de différentes espèces d’algues, et d’essayer de coupler les résultats de reconnaissance de l’IA avec des modèles océaniques numériques pour améliorer la capacité de prévision de la formation, de la dérive et de l’atterrissage de masses d’algues flottantes. Qi Lin a déclaré que la prochaine étape se concentrera sur la clarification du poids relatif des principaux facteurs déterminants dans chaque région afin de fournir une base scientifique plus ciblée pour la gouvernance côtière et la gestion adaptative. Selon les rapports, cette étude, intitulée « Les proliférations d'algues flottantes mondiales sont en expansion », a été publiée dans « Nature Communications » en décembre 2025, soulignant encore davantage la refonte rapide du modèle écologique de la surface des océans dans le contexte du changement climatique.