Florações de algas nocivas podem transformar, em pouco tempo, um dia comum na praia num problema de saúde pública. Algumas dessas florações matam peixes e mamíferos marinhos; outras deixam o ar difícil de respirar.
Quando os surtos são intensos, também podem interromper a colheita de mariscos, prejudicar o turismo e afectar outros negócios costeiros que dependem de água limpa.
O desafio está no momento certo de agir. Quando as pessoas finalmente notam a água descolorida ou encontram peixes mortos, a floração pode já estar a avançar.
Mesmo hoje, testar a água costuma exigir embarcações, recolha de amostras, análises em laboratório e, muitas vezes, um dia ou mais de espera.
É por isso que comunidades costeiras acabam diante de uma pergunta difícil: onde procurar primeiro?
A necessidade de detectar mais cedo
Cientistas da NASA desenvolveram uma ferramenta de inteligência artificial que pode ajudar a responder a essa pergunta.
Ao combinar informações de vários satélites, a ferramenta identificou florações de algas nocivas no oeste da Flórida e no sul da Califórnia.
Nos Estados Unidos, surtos severos podem gerar riscos à saúde e impor às economias costeiras custos de dezenas de milhões de dólares todos os anos.
Na Flórida, localidades como a Baía de Tampa e Sarasota convivem há décadas com florações de algas nocivas.
No Golfo do México, a espécie de alga Karenia brevis pode desencadear episódios de maré vermelha que matam vida selvagem, sujam praias e provocam problemas respiratórios em banhistas e frequentadores da orla.
Já na Costa Oeste, florações de Pseudo-nitzschia envenenaram centenas de golfinhos, leões-marinhos da Califórnia e outros animais marinhos nos últimos anos.
Algumas toxinas produzidas por algas podem, inclusive, dispersar-se no ar e causar doenças respiratórias em pessoas.
Ferramentas para identificar florações de algas
Satélites já permitem acompanhar florações a partir da órbita, mas águas costeiras são um ambiente complexo. Sedimentos, escoamento superficial, plantas, fundos rasos e variações de luz podem confundir o que se vê.
Um satélite pode captar um indício; outro, um sinal diferente. O ponto-chave é juntar essas pistas num só quadro.
A equipa de pesquisa reuniu Michelle Gierach, do Laboratório de Propulsão a Jacto (JPL) da NASA no sul da Califórnia, Kelly Luis, também do JPL, e Nick LaHaye, do Spatial Informatics Group.
Eles integraram resultados de cinco missões ou instrumentos espaciais, incluindo o satélite PACE, da NASA, e o TROPOMI.
O PACE consegue distinguir comunidades de algas por características como tamanho, forma e pigmentação. O TROPOMI consegue detectar o ténue brilho vermelho que algumas algas emitem durante a fotossíntese.
Em conjunto, essas ferramentas ajudam a indicar não apenas que há algo na água, mas que tipo de floração pode estar a formar-se.
Treinamento do sistema de IA
A equipa recorreu a um sistema de aprendizado de máquina auto-supervisionado. Na prática, isso significa que a IA aprendeu padrões em grandes fluxos de dados de satélite sem que pessoas precisassem rotular manualmente cada exemplo desde o início.
Depois, medições de campo e de laboratório ajudaram a ligar esses padrões a condições observadas no mundo real.
O treino do sistema usou dados de satélite de 2018 e 2019. Em seguida, os cientistas avaliaram o desempenho em períodos posteriores nas mesmas regiões.
Os resultados iniciais indicaram que a ferramenta consegue identificar e mapear correctamente florações nocivas, incluindo espécies específicas como K. brevis, mesmo em águas costeiras complicadas.
"No mínimo, uma ferramenta como esta pode ajudar-nos a saber onde e quando recolher amostras de água à medida que uma floração de algas está a começar", disse Gierach.
"Ela também pode impulsionar a colaboração entre especialistas, promovendo novas formas de fazer ciência e de entregar produtos de apoio à decisão."
Melhores alertas, menos pontos cegos
Órgãos de saúde já monitorizam a água e emitem alertas ou fecham praias quando necessário. A NOAA também trabalha com estados e parceiros locais para produzir previsões de florações de algas nocivas durante as épocas de maior ocorrência.
A IA não substituiria esse trabalho. A utilidade estaria em orientar essas acções mais cedo, indicando com mais rapidez onde concentrar esforços.
"Aplicar IA auto-supervisionada a enormes fluxos de dados de satélite está a tornar-se rapidamente uma ferramenta poderosa para gerar inteligência oceânica acionável", disse Nadya Vinogradova Shiffer, cientista líder de programa na sede da NASA em Washington, D.C.
O objectivo é criar "mapas sem lacunas". Nenhum satélite, sozinho, consegue capturar tudo - e nenhuma equipa num barco consegue testar cada trecho do litoral.
Mas, ao juntar observações a partir do espaço com a amostragem de água, autoridades podem obter uma visão muito mais clara antes que uma floração nociva se transforme numa crise maior.
Implicações mais amplas da pesquisa
A equipa está a aprimorar a ferramenta com mais dados, provenientes de mais trechos de costa. Também planeia avaliá-la noutros corpos de água, incluindo lagos.
As implicações vão muito além das praias oceânicas: a pesquisa pode afectar água potável, pescas, aquicultura e economias locais.
"O objectivo deste trabalho é começar a ligar tecnologias para atender melhor os utilizadores finais e as suas necessidades, da aquicultura ao turismo", afirmou Luis.
"Para isso, vamos colocar todos os nossos recursos da NASA à mesa."
Para comunidades costeiras, a meta é directa: saber antes, reagir mais rápido e gastar menos tempo a adivinhar onde o problema está a começar.
O estudo completo foi publicado na revista AGU Ciência da Terra e do Espaço.
Crédito da imagem: NASA/USGS
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