Uit het laatste mondiale teledetectieonderzoek met behulp van kunstmatige intelligentietechnologie blijkt dat drijvende algen op het oppervlak van de oceanen zich snel uitbreiden, wat erop wijst dat mariene biologische systemen mogelijk een diepgaande transformatie ondergaan. Het onderzoeksteam wees erop dat deze trend nauw verband houdt met veranderingen in de zeewatertemperatuur, oceaanstromingen en voedingspatronen, en in de toekomst wijdverspreide gevolgen kan hebben voor de mariene ecologie, het toerisme en de kusteconomieën. Het onderzoek, geleid door wetenschappers van de Universiteit van Zuid-Florida en de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), benadrukt de cruciale rol van kunstmatige intelligentie bij het verwerken van extreem grootschalige oceaanobservatiegegevens.

Dit is de eerste keer dat onderzoekers op mondiale schaal zweefalgen op het zeeoppervlak systematisch hebben geanalyseerd, waarbij ze grote macroscopische algenvlotten en oppervlaktefilms van microalgen hebben onderzocht, en een algemeen beeld hebben gegeven van hun verspreiding en veranderingen in de afgelopen twintig jaar. Hu Chuanmin, corresponderend auteur van het artikel en hoogleraar oceanografie aan de School of Marine Science van de University of South Florida, zei dat de onderzoeksresultaten aantonen dat het huidige mondiale mariene milieu over het algemeen gunstiger is voor de groei van drijvende macroalgen. Hij wees erop dat macroalgen zoals zeegras en bruine algen in de volle zee een habitat kunnen bieden voor een verscheidenheid aan mariene organismen en kunnen dienen als belangrijke kraamkamers voor de visserij, wat een positief ecologisch effect heeft. Maar zodra deze algenmassa's door oceaanstromingen naar kustgebieden worden getransporteerd, zal hun massale dood en verval schade aan het toeristische landschap veroorzaken, de lokale economie beïnvloeden en de gezondheid van kustbewoners en het zeeleven bedreigen.

De studie maakte gebruik van satellietobservatiegegevens van 2003 tot 2022 en ontdekte dat zowel microalgenfilms als drijvende macroalgenclusters op het zeeoppervlak wereldwijd toenemen. Statistieken tonen aan dat het dekkingsgebied van microalgen gestaag toeneemt met een snelheid van ongeveer 1% per jaar, terwijl macroalgen zich in sommige zeegebieden veel sneller uitbreiden. In de tropische regio's van de Atlantische Oceaan en de westelijke Stille Oceaan bedraagt ​​het jaarlijkse groeipercentage maar liefst 13,4%, vooral na 2008 is het groeitempo aanzienlijk versneld. Tegen het einde van de onderzoeksperiode had het totale oppervlak van de mondiale uitbraakgebieden van microalgen op het zeeoppervlak 43,8 miljoen vierkante kilometer (ongeveer 16,9 miljoen vierkante mijl) bereikt, wat aanzienlijk afwijkt van het eerdere historische verspreidingspatroon. Het onderzoeksteam is van mening dat deze cijfers wijzen op een ‘regimetransitie’ van een ‘macroalgenarme’ oceaan naar een ‘macroalgenrijke’ oceaan.

Afgaande op de tijdlijn verschenen grootschalige uitbraken van macroscopische zweefalgen rond 2010 op meerdere belangrijke keerpunten. In 2008 registreerde de Gele Zee de eerste grootschalige uitbraak van groene algen van Enteromorpha; in 2011 vond een grootschalige uitbraak van bruinalgen-Sargassum plaats in de tropische Atlantische Oceaan; en in 2012 vond opnieuw een grootschalige Sargassum-gebeurtenis plaats in de Oost-Chinese Zee. Hu Chuanmin wees erop dat vóór 2008, behalve Sargassum in de traditionele zin, bijna geen ander gebied een dergelijke grootschalige uitbraak van drijvende macroalgen had meegemaakt. Nu vinden soortgelijke gebeurtenissen plaats in meerdere oceaangebieden, wat onderzoekers reden geeft om te geloven dat de mondiale oceaan een nieuwe fase ingaat die wordt gekenmerkt door een grote overvloed aan drijvende macroalgen.

De sleutel tot het voltooien van dit werk ligt in de toepassing van kunstmatige intelligentietechnologieën zoals deep learning. Het onderzoeksteam trainde een deep learning-model voor 13 typische zeegebieden en 5 verschillende soorten zweefalgen om ongeveer 1,2 miljoen satelliet-oceaanbeelden pixel voor pixel te identificeren. Zweefalgen maken vaak slechts een heel klein deel of zelfs minder dan 1% uit van een pixel in een enkel satellietbeeld, en hun ruimtelijke verdeling is zeer gefragmenteerd, zodat ze onder traditionele algoritmen gemakkelijk overweldigd worden door ruis. Door automatisch subtiele ‘visuele signalen’ te extraheren en te classificeren, kan het AI-model sporen van deze algen uitsluiten die op mondiale schaal moeilijk handmatig te identificeren zijn.

Qi Lin, de eerste auteur van het artikel en oceanograaf bij het Satellite Application and Research Center van de National Environmental Satellite Data and Information Service (NESDIS), heeft verbeteringen aangebracht op basis van het model van het vorige team, waardoor het twintig jaar aan mondiale teledetectiegegevens over de oceaan efficiënt kon verwerken. Modeltraining zelf duurt maanden en vereist het analyseren en optimaliseren van miljoenen beeldkenmerken. Het onderzoek was ook afhankelijk van het krachtige computerplatform van het Research Computing Center van de University of South Florida om parallelle verwerking van meerdere sets afbeeldingen te realiseren. Zelfs met de steun van deze infrastructuur duurde het nog steeds enkele maanden om de analysetaak van 1,2 miljoen beelden te voltooien. Ziering benadrukte dat dit werk vrijwel onmogelijk zou zijn zonder dit computerplatform en de langdurige en stabiele samenwerking tussen NOAA en de Universiteit van Zuid-Florida.

In termen van drijvende factoren is de studie van mening dat menselijke activiteiten en klimaatverandering de twee belangrijkste oorzaken zijn van de uitbreiding van de uitbraken van zweefalgen. Voedingszout dat uit rivieren en kustgebieden stroomt, wordt voortdurend naar zee getransporteerd, waardoor het gehalte aan stikstof, fosfor en andere voedingselementen in het zeeoppervlak toeneemt, waardoor er voldoende "meststof" voor algen ontstaat. Tegelijkertijd heeft de opwarming van de aarde ervoor gezorgd dat de oceanen blijven opwarmen, waardoor de gelaagde structuur van het zeewater en de stromingspatronen in de oceaan zijn veranderd, waardoor thermische en dynamische omstandigheden zijn ontstaan ​​die geschikter zijn voor snelle algenreproductie in sommige zeegebieden. Het onderzoeksteam wees erop dat de specifieke aandrijfmechanismen in verschillende regio’s aanzienlijk kunnen verschillen en moeten worden gedemonteerd met meer regionale observaties en simulaties.

Vanuit ecologisch perspectief bieden drijvende macroalgen enerzijds onderdak aan een verscheidenheid aan zeeleven, waaronder sargassumvissen, en vergroten ze de lokale biodiversiteit en visbestanden; aan de andere kant zullen de grote hoeveelheden humus die worden geproduceerd bij transport naar de kust ervoor zorgen dat het strand "ondergedompeld wordt door algen", opgeloste zuurstof verbruikt en schadelijke gassen vrijkomt tijdens het ontbindingsproces, waardoor het risico op eutrofiëring en hypoxie in kustwaterlichamen wordt vergroot. Voor kustgemeenschappen die afhankelijk zijn van kusttoerisme vernietigt de grootschalige accumulatie van algen niet alleen het landschap, maar drijft het ook de schoonmaak- en onderhoudskosten op, wat een ketenimpact veroorzaakt op hotels, restaurants en andere gerelateerde industrieën. In sommige kustgebieden met lage inkomens worden dergelijke ecologische gebeurtenissen verergerd door klimaatstress, wat extra uitdagingen met zich meebrengt voor de levenszekerheid van kwetsbare gemeenschappen.

Kijkend naar de toekomst is het onderzoeksteam van plan om meer satellietobservatiegegevens verder te integreren om de expansiepatronen van verschillende zeegebieden en verschillende algensoorten te verfijnen, en te proberen de AI-herkenningsresultaten te koppelen aan numerieke oceaanmodellen om het voorspellend vermogen van de vorming, drift en landing van drijvende algenmassa's te verbeteren. Qi Lin zei dat de volgende stap zich zal concentreren op het verduidelijken van het relatieve gewicht van de belangrijkste drijvende factoren in elke regio om een ​​meer gerichte wetenschappelijke basis te bieden voor kustbeheer en adaptief beheer. Volgens rapporten werd deze studie, getiteld "De mondiale drijvende algenbloei breidt zich uit", in december 2025 gepubliceerd in "Nature Communications", waarbij de snelle hervorming van het ecologische patroon van het oceaanoppervlak in de context van de klimaatverandering verder werd benadrukt.