Un outil pour une analyse plus efficace des données de couleur de l’océan devient une partie du programme de la NASA


Un outil pour une analyse plus efficace des données de couleur de l'océan devient une partie du programme de la NASA

L’objectif d’OC-SMART est d’améliorer la qualité des produits globaux de couleur de l’ récupérés par les capteurs satellites, en particulier dans des conditions environnementales complexes. L’image du haut montre les performances d’OC-SMART dans l’absorption des produits de chlorophylle par rapport à la technologie précédente, image du bas. Crédit photo: Stevens Institute of Technology

Des chercheurs du Stevens Institute of Technology ont développé nouvelle plate-forme d’apprentissage automatique appelée OC-SMART, qui peut traiter les couleurs des océans dans des images satellite dix fois plus rapidement que la principale plate-forme mondiale. Le travail, qui sera effectué par la , est l’une des premières plates-formes basées sur l’apprentissage automatique dans l’analyse de la couleur des océans qui peut traiter les régions côtières et océaniques du monde entier pour révéler des données sur la santé marine et les effets du changement climatique.

Les travaux ont été dirigés par Knut Stamnes, professeur de physique à l’Université Stevens, et soutenus par Yongzhen Fan Ph.D. ’16, physicien invité au laboratoire de Stamnes, résout un problème vieux de 30 ans lié à l’obtention de données à la fois dans les zones côtières et océaniques. La plate-forme SeaDAS de la NASA a été excellente pour analyser la couleur de l’océan depuis le grand océan avec de l’air pur pendant des décennies. Cependant, il a souvent obtenu des résultats inexacts dans les zones côtières et les eaux intérieures telles que les Grands Lacs, où l’interaction complexe de l’atmosphère, de la mer, de la lumière, des réflexions et des particules d’air a rendu l’analyse difficile.

« Il est important d’étudier les zones côtières et les eaux intérieures », a déclaré Stamnes, un expert en transfert de dont les travaux figurent dans le numéro de décembre 2020 de Télédétection de l’environnement. « Bien que ces régions ne représentent qu’une petite partie du monde, c’est là que nous vivons et toute l’activité biologique a lieu. »

La plate-forme OC-SMART ou l’Ocean Color-Simultaneous Marine and Aerosol Retrieval Tool étend les capacités de SeaDAS en traitant les données d’images satellites à l’aide d’algorithmes spéciaux basés sur de puissantes techniques d’apprentissage automatique et des simulations étendues de transfert de rayonnement. Dans ce projet, le transfert de rayonnement est défini comme le flux complexe d’énergie électromagnétique entre l’océan et l’atmosphère. Ce processus affecte la façon dont les couleurs des océans sont perçues et analysées par SeaDAS, la principale plate-forme mondiale de traitement des couleurs des océans à partir d’images satellitaires depuis des décennies.

Le logiciel OC-SMART est maintenant intégré à la plate-forme SeaDAS de la NASA. Les produits finaux du logiciel comprennent des données utiles sur les concentrations de chlorophylle, la présence de phytoplancton et la pollution, qui sont tous des indicateurs utiles de l’état de l’océan. Selon Stamnes, OC-SMART sera adapté à la prochaine mission NASA PACE, qui devrait débuter en 2023. Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem ou PACE est une mission satellitaire d’observation de la Terre de la NASA qui poursuivra et fera progresser les observations sur la couleur, la biogéochimie et l’écologie des océans, ainsi que le cycle du carbone, les aérosols et les nuages.

«OC-SMART est une plate-forme générale, universelle et facile à utiliser», a déclaré Wei Li, un physicien de Stevens qui a travaillé sur le projet et a été contacté par plusieurs chercheurs dans d’autres pays depuis que le logiciel est devenu accessible au public.

L’Agence spatiale européenne dispose d’une plate-forme similaire à OC-SMART, mais se concentre principalement sur les zones côtières européennes plutôt que dans le monde entier. Nan Chen, un physicien de Stevens qui était également impliqué dans le projet, a déclaré qu’un outil était nécessaire pour traiter à la fois les régions côtières et les régions en pleine mer du monde entier.

« Pendant des années, les scientifiques ont eu du mal à traiter la couleur de l’océan dans les zones côtières et dans les endroits exposés à une forte pollution ou à d’autres particules en suspension dans l’air telles que les tempêtes de sable », a ajouté Fan, l’auteur principal. « C’est pourquoi nous avons développé OC-SMART pour résoudre ces problèmes. »

L’OC-SMART intervient à un moment où il y a un intérêt croissant pour l’analyse de la couleur des océans dans les zones côtières, a déclaré Stamnes. OC-SMART est également l’un des premiers outils d’analyse de la couleur des océans à utiliser l’apprentissage automatique qui ne fait que commencer à percer dans l’océanographie.

« Il y a maintenant des satellites en orbite qui nous donnent plus d’informations sur ce qui se passe le long des côtes et dans des endroits comme les grands lacs », a déclaré Stamnes. « Cela ouvre donc de nouveaux domaines de recherche. Et avec l’apprentissage automatique, c’est un tout nouveau jeu. »


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Plus d’information:
Yongzhen Fan et al., OC-SMART: A Machine Learning-Based Data Analysis Platform for Satellite Ocean Color Sensors, Télédétection de l’environnement (2020). DOI: 10.1016 / j.rse.2020.112236

Fourni par le Stevens Institute of Technology

Citation: L’outil pour analyser plus efficacement les données de couleur de l’océan fera partie du programme de la NASA (2021, 24 février) lancé le 24 février 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-02-tool-efficly-ocean-nasa .html est récupéré

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