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Le manque d’accès aux données marines : un barrage à une gestion plus saine des océans

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À l’ère du numérique, alors que les bases de données océaniques sont continuellement enrichies, les écosystèmes marins s’appauvrissent et se dégradent de manière alarmante. Dans le contexte des changements globaux, ce type de données devrait nous permettre une meilleure gestion de notre consommation des ressources océaniques, afin de les préserver. Pourtant, nombre de ces informations sont difficilement accessibles et/ou peu partagées ; cet état de fait gêne la bonne compréhension des différentes modifications physiques, écologiques et sociales en cause dans ces changements écosystémiques évolutifs et rapides. Ceux-ci impliquent de constantes réévaluations et mises à jour des données océaniques. On observe cependant un progrès significatif dans la communication et la transparence de ces données. D’intéressantes alternatives pourraient venir l’enrichir.

À ce jour, d’innombrables observations satellites de la Terre sont répertoriées par les dispositifs de télédétection (ex. programmes Landsat et Sentinel), des milliers de scientifiques collectent des milliers de données sur le terrain ; un grand nombre de plateformes en résulte, offrant un accès et un partage à ces ressources en ligne.

Trop souvent, un manque évident de structuration et/ou de standardisation nuit au partage en ligne des données ; celles-ci peuvent, par exemple, être collectées par des étudiants ou des chercheurs non-académiques. Malgré des incertitudes de mesures souvent inconnues voire douteuses, de nombreuses informations importantes sont contenues au sein de ces données « désordonnées ». Comment les combiner au mieux avec celles des chercheurs académiques, et ainsi en valoriser l’ensemble ? Les bases de données actuelles pourraient s’enrichir d’une quantité conséquente de ressources ignorées ou non partagées (cf. fig. 1).

Fig. 1 : Situation actuelle (à gauche) et souhaitée (à droite) dans le contexte de la disponibilité et du partage des données océaniques. Les débits d’eau représentent la quantité de données relative à chaque source.

Trois obstacles très concrets, expliquant les difficultés d’accès aux données océaniques, peuvent ainsi être identifiés : leur mise en ligne, leur accessibilité et la navigation sur les plateformes dédiées. Le téléchargement des ressources vers le Cloud (stockage à distance) correspond à leur transfert dans une grande base de données numériques où elles peuvent être partagées. Se posent alors des contraintes (cf. fig. 2) de recherche et localisation des bases de données thématiquement proches et regroupant des informations de même nature que celles à déposer, de leurs sources d’origine et du respect des exigences de formatage.

Dans certains cas, les données océaniques ne sont pas numériques et par conséquent, pas répertoriées (informations relevées dans des carnets de bord par ex.). De même un propriétaire n’a pas forcément conscience de l’utilité de ses données pour la communauté ; c’est typiquement le cas des publications de photos sur les réseaux sociaux : les Smartphones peuvent en effet être considérés comme des outils d’enregistrement des changements d’état des mangroves ou des herbiers marins en Indonésie par ex.

Fig. 2: Paramètres de la production et du partage des données. (1) mesures sur le terrain, (2) instruments de traitements de données détenus par les producteurs uniquement, (3) ensemble de données dispersées, (4) données locales non partagées en dehors d’une institution, (5) données potentiellement intéressantes pour des utilisateurs extérieurs à l’institution, (6) barrage aux partages des données, (7) articles produits à partir de données stagnantes, (8) utilisation impossible de données aux formats inadaptés, (9) non-renseignement de la source de données mises en ligne, (10) montagnes de disciplines différentes auxquelles pourraient s’appliquer un même type de données.

Une fois téléchargées sur le Cloud, se pose le problème de l’accès à ces données. Celles-ci sont souvent classées par disciplines, régions océaniques et sous différents formats. Les liens entre ces ressources sont donc fragiles et facilement rompus. De plus, les utilisateurs ne sont pas toujours informés des mises à jour du fait de l’impossibilité de communiquer avec les producteurs de données. Enfin, la navigation se complique à mesure que le volume et la diversité des ressources augmentent. Les données océaniques, réparties sur différentes plateformes, sont peu évidentes à évaluer (qualité/précision de mesure) et à dater (données anciennes/récentes). Néanmoins et même si l’outil de recherche Google propose un accès assez simple à des données récentes, un système de navigation qui offrirait une combinaison optimale de toutes ces données, allègerait le coût de la Recherche en sciences marines sur le long terme et à large échelle géographique.

La plupart des solutions à ces problèmes existent déjà mais sont exploitées partiellement ou appliquées à d’autres domaines que l’Océanographie. S’en inspirer permet d’envisager une combinaison de différentes approches pour accéder à un maximum de ressources. Le procédé « d’optimisation combinatoire » consiste, dans ce cadre, à coupler les technologies de navigation à l’utilisation de réseaux sociaux (cf. fig. 3)

Fig. 3 : Combinaison de diverses solutions (représentée par le moulin), cette combinaison fournirait une plateforme de découverte et d’accès aux données, ainsi que de nombreux outils et applications.

Pour exemples : l’utilisation d’un « grand livre » (registre) facilite la lecture de paramètres mesurés et classés, issu du domaine comptable, il concourt à la traçabilité des sources et à la transparence des données. Le registre le plus simple est le DOI (identificateur d’objet numérique), déjà appliqué à de nombreuses ressources en sciences. Les DOI certifient la provenance et sont associés aux données source. Par ailleurs, l’utilisation d’un blockchain (chaîne de blocs) permet la traçabilité et assure la sécurité du partage des données, jusqu’alors son principal domaine d’application est celui de la cryptomonnaie. Il permet un enregistrement ponctuel des modifications des données ainsi qu’une gestion de données combinées dans un cadre interdisciplinaire. Enfin, l’utilisation d’un extracteur et transcripteur automatique tire parti de l’intelligence artificielle, pour un traitement rapide d’une grande quantité d’informations, il réduit aussi les coûts et efforts associés au téléchargement et à la navigation (ex. : NPL / Natural Language Processing).

De nouveaux appels au partage volontaire de données pourraient enfin venir compléter l’utilisation des outils mentionnés précédemment. Des revues scientifiques reconnues soutiendraient la collecte d’une grande quantité de données pour leur valorisation. Un index de citation existe déjà pour les articles scientifiques et l’ensemble des données répertoriées, via le service d’information universitaire du Web of Science (WOS). La présence systématique d’un index pourrait désigner la source des données océaniques ayant donné lieu à une publication dans les revues scientifiques, en vue d’un regroupement de ces données.

Certaines communautés numériques utilisent également des monnaies non officielles dans diverses régions, pour favoriser les dépenses locales. Une monnaie communautaire numérique (DCC /Digital Community Currency) pourrait donc être créée afin de soutenir les fournisseurs de données océaniques en fonction de la quantité, la qualité et la transparence des ressources partagées. Cette monnaie serait en outre échangée contre d’autres ressources en ligne. Un tel procédé augmenterait la visibilité de jeux de données conséquents et soutiendrait le financement de campagnes scientifiques. Les agences gouvernementales pourraient aussi en bénéficier pour faire face aux catastrophes naturelles et des réseaux sociaux spécialisés dans les échanges entre chercheurs profiteraient également de ces partages. Une combinaison de ce type de réseaux avec les plateformes de données en ligne (ODCM/Ocean Data Combinatorial Machine) permettrait notamment une gestion des mises à jour en plus de nouvelles collaborations entre chercheurs.

Des enseignes internationales comme Amazon ont déjà résolu, à des fins commerciales, des problèmes similaires concernant la gestion et la compilation des données. Cette entreprise utilise des agencements spécifiques pour stocker ses articles dans d’énormes entrepôts, leur accessibilité est optimisée en permanence. La transparence est également assurée sur l’origine, la composition, la fabrication de nombreux produits et des interactions directes sont prévues avec les clients. Ce type d’exemple rend envisageable, le regroupement des données marines, leur accessibilité ainsi que des échanges entre producteurs et utilisateurs. Une transposition durable au domaine océanique permettrait la création de bases de données universelles pour une gestion plus saine des Océans. Coordonner des actions efficaces pour atténuer le déclin des écosystèmes marins passe par une meilleure gestion de nos données océaniques, collaboration et partage maximal restent donc essentiels.

Médiation scientifique

Assurée par Pierre Fourrier, doctorant de l’École Doctorale des Sciences de la Mer et du Littoral (EDSML – Université de Bretagne Occidentale), en 1ère année de thèse en Chimie Organique Marine au Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin (LEMAR), à l’Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM).

L’article

Pendleton, L. H., Beyer, H., Grose, S. O., Hoegh-Guldberg, O., Karcher, D. B., Kennedy, E., Llewellyn, L., Nys C., Shapiro, A., Jain, R., Kuc, K., Leatherland, T., O’Hainnin, K., Olmedo, G., Seow, L., Tarsel, M. (2019). Disrupting data sharing for a healthier ocean. ICES Journal of Marine Science, 76(6), 1415-1423. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsz068

Les auteurs

Cet article est issu d’une collaboration internationale entre des chercheurs du World Wildlife Fund (WWF) (Washington, USA) ; du Nicholas Institute for Environmental Policy (Duke University, USA) ; du Global Change Institute (University of Queensland, Australie) ; de l’Ifremer (IUEM, UBO, Plouzané) de l’unité de recherche AMURE ; de la Conservation Science Unit (WWF, Indonésie) ; de l’Australian Institute of Marine Science (Townsville, Australie) ; et de l’IBM Corporation, Corporate Citizen & Corporate Affairs (New-York, USA).

La revue

« The ICES Journal of Marine Science » publie des articles originaux, des essais d’opinions (« Food for Thought »), des projets pour l’avenir (« Quo Vadimus ») et des revues critiques qui contribuent à notre compréhension scientifique des systèmes marins.

Contacts

Auteurs : consulter l’annuaire de l’IUEM

Bibliothèque La Pérouse : Suivi éditorial, rédaction, corrections et mise en page : Fanny Barbier

Service Communication et médiation scientifique : communication.iuem@univ-brest.fr

 

ISblue au Salon étudiant des masters 2020 à Paris

Samedi 25 Janvier 2020, la 16ème édition du salon des masters et mastères spécialisés (SAMS) organisé par Le Groupe Le Monde (Le Monde, L’Obs, Télérama, Courrier International), a vu défiler pas moins de 6000 étudiants souhaitant poursuivre leurs études après la licence ou compléter leur formation avec un cursus spécialisé.

ISblue (Interdisciplinary School for the blue planet) était présente afin d’apporter un éclairage sur les différentes disciplines et divers parcours relatifs aux sciences et technologies de la mer et du littoral qu’elle dispense dans les écoles d’ingénieurs (ENSTA Bretagne, ENIB, IMT Atlantique), à l’Ecole navale, et à l’IUEM avec le Master Sciences de la Mer et du Littoral (SML).

Les enseignants-chercheurs Guillaume Roullet, Claire Hellio, Jean-François Maguer ainsi qu’Hugo Guillou, étudiant en Master SML mention Physique Marine parcours Hydrodynamique navale, et Aurélie Mercier, étudiante en Master SML mention Chimie et Sciences du vivant (et membre de l’Association étudiante de l’IUEM « Sea Ti Zen« ), ont répondu sans relâche à toutes les questions des visiteurs : recrutement, sélection, cours, programme, stage, vie étudiante, débouchés..

Stand d'ISblue au SAMS à Paris

L’équipe ISblue a pris part à cette journée aux côtés d’une centaine d’établissements : grandes écoles de commerce et d’ingénieurs, instituts, universités… Plus de 3 000 programmes, toutes spécialités confondues, étaient présentés sur les stands par les différents organismes participants. Des conférences thématiques animées par des journalistes du Monde et un « espace coaching » avec des coachs disponibles sans rendez-vous proposaient également un soutien à l’orientation des étudiants.

Une édition 2020 emprunte d’échanges, de dialogues animés et de belles images présentant les visions, les établissements et la région Bretagne qui aura éveillé un intérêt, si ce n’est une vocation, pour l’océan et son rôle vital pour notre planète dans un contexte de changement climatique.

Crédit photos

Fanny Place / UBO

Innovation technologique : le réchauffement climatique suivi jusque dans les profondeurs de l’océan

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Grâce à la nouvelle génération de flotteurs autonomes profonds Deep-Arvor développés en France, le signal du changement climatique peut désormais être traqué jusque dans les profondeurs de l’océan, jusqu’à – 4 000 m. Les premières données acquises par ces instruments en Atlantique Nord apportent des informations inédites sur des masses d’eau profonde, leurs dynamiques de mélange et de déplacement. Autant de données essentielles pour comprendre comment le signal climatique se diffuse dans l’océan global. Obtenus par des scientifiques du Laboratoire d’océanographie physique et spatiale (LOPS), ces résultats sont publiés dans Journal of Geophysical Research.

En 50 ans, l’océan a absorbé plus de 90 % de l’excès de chaleur reçu par la Terre dû aux activités humaines, entraînant un réchauffement de l’océan global.
Grâce au réseau de 4 000 flotteurs autonomes Argo qui mesurent la température et la salinité entre 0 et 2 000 m de profondeur dans l’ensemble des océans, il a été estimé que cette tranche de la colonne d’eau est actuellement plus chaude d’environ 0.8°C par rapport à 1950. Or, d’autres mesures ponctuelles réalisées à partir des navires océanographiques ont montré que le réchauffement pénètre dans l’océan bien au-delà de 2 000 m de profondeur.

Pour mesurer ce signal profond, la France s’est lancée en 2011 dans le développement d’un flotteur Argo profond, le Deep-Arvor, capable de mesurer la température, la salinité et la concentration en oxygène dissous, jusqu’à 4 000 m. Obtenir de telles mesures à ces grandes profondeurs est un défi technologique qu’ont relevé avec succès les équipes impliquées dans le projet Equipex « Novel Argo Ocean observing System » (NAOS) initié par l’Agence nationale de la recherche (ANR), l’Ifremer et le CNRS.

                                                                  © Ifremer / O. DUGORNAY

Afin de comprendre comment l’excès de chaleur pénètre et voyage dans l’océan et comment il impacte son fonctionnement, les chercheurs du LOPS ont concentré leur effort de recherche dans l’Atlantique Nord, où les eaux chaudes venues du sud se refroidissent et plongent vers les profondeurs, contribuant ainsi à la pénétration des signaux climatiques dans l’océan profond. La redistribution de cette chaleur vers le reste de l’océan dépend de la circulation profonde qui est encore largement inconnue.

Ils ont ainsi déployé, entre 2015 et 2017, cinq flotteurs Deep-Arvor lors de la campagne RREX. Ils ont été mis à l’eau au sud de l’Islande dans une zone profonde de 3 600 m et truffée de reliefs sous-marins qui contraignent la trajectoire des masses d’eau profondes. Certaines, récemment en contact, avec l’atmosphère transportent ainsi la trace du climat récent.

Les flotteurs Deep-Arvor sont paramétrés pour plonger depuis la surface jusqu’à une profondeur de dérive d’environ 3 000 mètres à laquelle ils restent 10 jours. Ils plongent ensuite à 4 000 mètres avant de remonter à la surface pour transmettre par satellite les données enregistrées pendant leur immersion et leur remontée.

L’oxygène, une donnée-clé pour mieux comprendre la circulation profonde

Les flotteurs Deep-Arvor sont les seuls flotteurs Argo profonds à être équipés de capteurs mesurant la concentration d’oxygène dissous dans l’eau. De cette donnée, les scientifiques déduisent l’âge relatif d’une masse d’eau : plus elle est jeune et a donc eu un contact récent avec l’atmosphère, plus sa concentration en oxygène est élevée ; à l’inverse, plus elle est vieille, plus sa concentration en oxygène est faible.

« Grâce à ces mesures d’oxygène, nous avons observé comment une masse d’eau jeune récemment formée au voisinage de l’Islande et circulant à 2 750 m dans un chenal profond, se mélangeait avec une masse d’eau plus ancienne sous l’action des courants de surface particulièrement énergétiques à cet endroit, explique Virginie Thierry. En outre, aucun des flotteurs n’a suivi la trajectoire à laquelle on s’attendait au vu des courants dominants. L’un d’entre eux a même mis en évidence l’existence d’une nouvelle route profonde qui n’avait jamais été observée directement ».

Ces mesures permettent ainsi de suivre et de comprendre la propagation et la dilution des signaux climatiques dans l’océan. De telles informations sont cruciales pour améliorer les modèles de projections climatiques.

100 % du volume total de l’océan global couvert par les flotteurs profonds

A ce jour, sur les 4 000 flotteurs qui parcourent l’océan, seuls 96 plongent au-delà de 2 000 mètres. Parmi eux, 21 flotteurs Deep-Arvor sillonnent les eaux profondes de l’Atlantique Nord, de l’Atlantique équatorial et de l’océan Austral. En 2020, 16 nouveaux flotteurs Deep-Arvor seront mis à l’eau dans l’Atlantique nord. L’ambition du réseau international Argo est de maintenir en opération 1 200 flotteurs profonds dans l’océan d’ici 5 ans.

« Ce réseau dense de flotteurs profonds nous aidera à comprendre comment se répartit le signal climatique dans 100 % du volume de l’océan global, contre 50 % avec les flotteurs plongeant à 2 000 mètres, conclut Virginie Thierry. Ce mix de flotteurs nous permettra d’établir plus finement le bilan thermique de l’océan global car une partie de la chaleur reçue par l’océan demeure indétectée à ce jour ».   

Lire l’article complet publié dans Journal of Geophysical Research Oceans : ISOW spreading and mixing as revealed by Deep-Argo floats launched in the Charlie Gibbs Fracture Zone

Le réseau de flotteurs Euro-Argo

Lancé en 2000 par la Commission océanographique intergouvernementale de l’Unesco (COI) et l’Organisation météorologique mondiale (OMM), le programme international Argo est le premier réseau global d’observation in-situ des océans. Il permet d’observer, comprendre et prévoir le rôle de l’océan sur le climat de la planète. Grâce à Argo et aux observations de surface des satellites, les scientifiques ont déjà pu affiner considérablement les estimations du stockage de chaleur par les océans. Ce paramètre est un facteur déterminant pour estimer l’ampleur du réchauffement climatique et pour mieux comprendre les mécanismes de la hausse du niveau moyen des mers.

Euro-Argo est la contribution européenne au réseau international Argo, constitué de près de 4 000 flotteurs autonomes qui mesurent en temps réel la température et la salinité de l’océan. Ces flotteurs sont déployés à l’échelle de la planète, depuis la surface, jusqu’à 2 000 ou 4 000 mètres de profondeur (voire 6 000 mètres pour quelques-uns). Euro-Argo s’engage d’ores et déjà dans la transition vers un nouveau design « global, profond et multidisciplinaire ». Dans cette perspective, il opère la nouvelle phase d’Argo, avec une extension aux plus grandes profondeurs et aux régions d’intérêt spécifique pour l’Europe (couverture des zones polaires, mers marginales, zones côtières). Désormais, le réseau intègre aussi une composante biogéochimique : certains flotteurs sont équipés de capteurs de mesure de la concentration en oxygène, en Chlorophylle a, en nitrates et en particules en suspension mais aussi du pH, et de la pénétration de la lumière.

Créé en 2014, l’ERIC Euro-Argo est une structure européenne qui a pour objectif d’optimiser, de pérenniser et de renforcer la contribution de l’Europe au programme Argo. Elle assure ainsi un rôle de coordination et est en charge de l’achat et du suivi de flotteurs européens, avec l’ambition de maintenir ¼ du réseau global. L’infrastructure, dont le siège est situé au centre Ifremer de Brest, compte aujourd’hui 12 pays Membres (Allemagne, Bulgarie, Espagne, Finlande, France, Grèce, Irlande, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Royaume-Uni).

L’Ifremer participe à ce grand programme notamment en maintenant 10 % du réseau, en hébergeant un des deux centres mondiaux d’analyse et de stockage des données Argo et l’ERIC Euro-Argo depuis sa création.

En savoir plus : Comment observe-t-on les océans ? Le réseau de surveillance Argo

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Argo

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Camps terrain pour les M1 !

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Les étudiants de Master 1 de la mention STPE de Géosciences du SML pendant la traversée des Alpes ou nous abordons par des exemples de terrain, tous les témoins
de l’histoire géologique qui mettent en évidence la naissance, l’évolution, la disparition et l’incorporation de lambeaux d’un océan dans une chaine de montagne.
C’est un camp de terrain itinérant encadré par 3 Enseignants chercheurs, un tectonicien, une géochimiste pétrographe, un géologue géophysicien tous passionnés de géologie.
Nous, nous déplaçons, travaillons, campons, déjeunons et dinons tous ensemble pendant une semaine au début de leur cursus.

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L’Océan au coeur des enjeux climatiques

L’OCEAN AU CŒUR DES ENJEUX CLIMATIQUES

Comprendre les processus à l’œuvre dans le cadre du changement climatique est un véritable enjeu pour les sociétés humaines, pour aujourd’hui, mais également pour le futur. Car l’océan est un acteur fondamental de la régulation du climat : il emmagasine, transporte la chaleur et absorbe une quantité de CO2 très importante. Les scientifiques s’attachent à comprendre les interactions entre l’océan et le climat en étudiant les processus physiques, chimiques et biologiques qui sont à l’œuvre. Ils essaient de répondre aux questions suivantes : En quoi l’océan influence-t-il le climat ? Dans quelle mesure les changements climatiques actuels ont-ils un impact sur l’océan, les littoraux, sur les écosystèmes et sur les sociétés humaines ? De nos jours, la majorité des chercheurs  qui travaillent en sciences de la mer sont concernés, de près ou de loin, par des questions qui sont liées au climat.

Connaître le passé

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Comprendre le présent

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Préparer l’avenir

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