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Les récifs coralliens d’Hawaï sont en danger. Une vague de chaleur marine majeure qui a débuté en août a pour effet de blanchir les coraux à travers l’État, des rives occidentales de Kauai à la côte de Kona, sur la grande île.
Les scientifiques regardent la dévastation se dérouler dans des détails sans précédent. Ils utilisent un réseau de 140 petits satellites et des algorithmes expérimentaux d'apprentissage en profondeur pour suivre l'événement en temps quasi réel. Des images haute résolution de coraux d’Hawaï recueillies avant, pendant et après le blanchissement pourraient révéler la réaction des récifs aux températures extrêmes. Ces données pourraient en fin de compte aider les gouvernements du monde entier à anticiper – et à minimiser – les dommages causés par les futurs épisodes de blanchiment.
"Cela n'a jamais été fait auparavant", déclare Jamison Gove, océanographe à la NOAA (Administration nationale américaine des océans et de l'atmosphère) à Honolulu, à Hawaii. "Si cela fonctionne, c'est nouveau et assez incroyable."
Le projet de satellite fait partie du projet Allen Coral Atlas, d’une valeur de 1,5 million de dollars, qui vise à cartographier et à surveiller les récifs du monde supervisés par Vulcan, une institution philanthropique établie à Seattle, dans le Washington, créée par le regretté cofondateur de Microsoft, Paul Allen. Les satellites appartiennent à et sont exploités par Planet, une société d'imagerie de la Terre à San Francisco, en Californie, et l'analyse scientifique est dirigée par Greg Asner, écologiste à la Arizona State University de Tempe.
Les satellites ont commencé à surveiller les récifs d’Hawaï en juillet, peu après que la NOAA ait annoncé la vague de chaleur dans les océans. Une eau même de quelques degrés Celsius plus chaude que la normale peut provoquer le blanchiment des coraux en expulsant les algues symbiotiques qui fournissent aux récifs des nutriments et de l'oxygène, ainsi que leurs couleurs vives.
Le dernier événement de blanchiment est le troisième à Hawaii depuis 2014, et les scientifiques disent qu'il pourrait être le plus dévastateur à ce jour. «Ce qui est effrayant, c’est que cela pourrait être la nouvelle norme pour aller de l’avant», déclare Brian Neilson, chef de la division des ressources aquatiques d’Hawaï à Honolulu. La fréquence et l'intensité des épisodes de blanchissement des coraux à travers le monde devraient augmenter au cours des prochaines décennies.
En couleur vivante
Les scientifiques ont déjà utilisé des satellites pour espionner les récifs. La plupart de ces efforts précédents se sont concentrés sur la cartographie des récifs plutôt que sur l’évaluation de leur état. Ce dernier nécessite des satellites pour collecter des images plus fréquemment et à une résolution plus élevée. Les satellites de Planet fournissent des images quotidiennes des récifs hawaïens à une résolution de 3,7 mètres; Les efforts précédents de cartographie du corail ont utilisé des satellites qui capturent des images tous les quelques jours, à des résolutions comprises entre 10 et 30 mètres.
Mais déterminer comment détecter avec précision le degré de blanchissement d’un corail constituait un défi pour l’équipe Asner. Les capteurs de leurs satellites n’enregistrent que quatre longueurs d’onde: le rouge, le vert, le bleu et le proche infrarouge. Parce que seules les longueurs d’ondes vertes et bleues peuvent pénétrer dans l’eau de mer, les variations de la santé des récifs apparaissent sur les images sous forme de subtils changements de teinte et de luminosité.
Les scientifiques utilisent des algorithmes d'apprentissage en profondeur pour trier leurs données et rechercher des modèles. Jusqu'à présent, ils peuvent voir environ 12 mètres sous l'eau. Une première analyse suggère que leur système satellite peut détecter le blanchiment lorsqu'environ 5 à 10% d'un récif devient blanc.
Ces résultats ne sont pas encore suffisants pour remplacer le travail de plongeurs qui surveillent les coraux dans des zones telles que Hawaii, explique Mark Eakin, qui coordonne le programme de surveillance de récifs coralliens de la NOAA à College Park, dans le Maryland. Mais dans les régions isolées dépourvues de ressources scientifiques, il ajoute que «l’imagerie par satellite fournira des informations que nous pourrions manquer autrement».
À la recherche de survivants
L’équipe Asner avait prévu de vérifier l’exactitude de ses données satellitaires en les comparant à des images haute résolution de coraux recueillies par des instruments embarqués à bord d’un avion spécialement équipé. Les capteurs embarqués dans l’avion peuvent détecter plus de 400 longueurs d’onde de la lumière – du visible à l’infrarouge – jusqu’à 22 mètres sous l’eau. Dans certains cas, les scientifiques peuvent même identifier des espèces de coraux à partir de données d'avion.
Mais les scientifiques ont dû rapidement modifier ces plans lorsque le blanchiment à Hawaii a commencé, car leur avion est en réparation. Asner a travaillé avec la NOAA et le gouvernement d'Hawaï pour créer un site Web sur lequel le public peut signaler des observations de coraux blanchis. Les scientifiques ont visité des dizaines de sites signalés par les visiteurs du site Web, inspectant les récifs et collectant les images détaillées nécessaires à la validation du système de surveillance par satellite.
Asner dit que son équipe continuera à surveiller les récifs d'Hawaii par satellite jusqu'à la fin de l'événement de blanchiment, ce qui, selon la NOAA, aura lieu en novembre.
Crawford Drury, écologiste à l’Institut hawaïen de biologie marine de Kaneohe, indique que le développement de méthodes fiables de surveillance de la santé des coraux par satellite pourrait aider à identifier les récifs les plus résistants de la planète. «Si nous pouvons trouver des coraux qui sont naturellement tolérants et les étudier, nous pourrons en apprendre davantage sur ce qui les rend ainsi», explique Drury.
De telles régions sont importantes car elles pourraient devenir des refuges pour la vie marine dans un monde qui se réchauffe, dit Asner. En attendant, comprendre les facteurs qui déterminent quand et où un décolorant dans un récif peut aider les scientifiques et les gouvernements à protéger les coraux menacés, en réduisant au minimum les autres sources de stress – telles que la pêche et le tourisme.
«Les récifs ont le potentiel de survivre à ces épisodes de blanchiment», dit Asner, «mais nous devons vraiment les surveiller et les gérer».
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