La structure communautaire du phytoplancton peut refléter les changements dans l’environnement marin et nous aider à comprendre les facteurs déterminants de l’évolution écologique. La quantification de la concentration de pigments dans le phytoplancton est cruciale pour une évaluation complète de la classification taxonomique et de la structure communautaire.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Li Xiaofeng de l’Institut d’océanologie de l’Académie chinoise des sciences (IOCAS) a fait des progrès dans l’inversion des concentrations mondiales de pigments phytoplanctoniques à l’aide d’algorithmes d’apprentissage en profondeur. Ils ont développé un modèle basé sur l’apprentissage en profondeur (modèle DL-PPCE) pour estimer les concentrations de 17 pigments phytoplanctoniques différents à l’échelle mondiale à l’aide de données satellitaires.
L’étude a été publiée dans Télédétection de l’environnement.
Les entrées du modèle comprennent les paramètres de couleur de l’océan, les paramètres environnementaux dérivés des satellites et la pente de la réflectance de télédétection au-dessus de la surface. Le modèle a été validé par rapport aux données de la chromatographie liquide à haute performance (HPLC) et s’est avéré avantageux pour analyser la dynamique de la communauté phytoplanctonique à grande échelle spatio-temporelle.
À l’aide du modèle DL-PPCE établi, les chercheurs ont effectué une analyse de séries chronologiques des concentrations globales de pigments récupérées par le spectroradiomètre imageur à résolution moyenne (MODIS) au cours de la période 2003-2021. Ils ont découvert que la zone dominée par les procaryotes s’étendait vers l’est de 180°E à 150°W lors de l’événement El Niño de 2015/2016. De 2003 à 2021, l’abondance des procaryotes était positivement corrélée à l’intensité d’El Nino mais négativement corrélée à l’abondance de l’ensemble de la communauté phytoplanctonique.
La télédétection de la couleur des océans permet de retrouver l’absorption du phytoplancton, qui est directement liée à la concentration en pigments. « Cependant, la récupération simultanée de multiples concentrations de pigments à l’échelle mondiale est difficile en raison de la variabilité des propriétés optiques dans l’eau de mer et de l’effet d’emballage sur l’absorption du phytoplancton », a déclaré Li Xiaolong, premier auteur de l’étude.
« Dans notre étude, nous utilisons une nouvelle approche pour estimer les concentrations mondiales de pigments de phytoplancton », a déclaré le professeur Li, auteur correspondant de l’étude. « En évitant les hypothèses sur les spectres d’absorption des pigments et en utilisant l’apprentissage en profondeur, nous avons établi des relations non linéaires entre les variables de télédétection et les concentrations de pigments de phytoplancton. Cette approche a donné une grande précision dans l’estimation des concentrations de pigments. »
Plus d’information:
Xiaolong Li et al, Estimation globale des concentrations de pigments phytoplanctoniques à partir de données satellitaires à l’aide d’un modèle basé sur l’apprentissage en profondeur, Télédétection de l’environnement (2023). DOI : 10.1016/j.rse.2023.113628