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Dec 06, 2023

Les jumeaux numériques : un tremplin vers la durabilité des océans ?

npj Ocean Sustainability volume 2, Article number: 16 (2023) Cite this article 844 Accesses 9 Altmetric Metrics details Digital twins, a nascent yet potent computer technology, can substantially

npj Ocean Sustainability volume 2, Numéro d'article : 16 (2023) Citer cet article

844 accès

9 Altmétrique

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Les jumeaux numériques, une technologie informatique naissante mais puissante, peuvent faire progresser considérablement la gestion durable des océans en atténuant la surpêche et la dégradation des habitats, en modélisant et en prévenant la pollution marine et en soutenant l'adaptation au climat en évaluant en toute sécurité les alternatives de géo-ingénierie marine. Parallèlement, les jumeaux numériques peuvent faciliter la planification spatiale marine multipartite. Cependant, le potentiel de cette technologie émergente à de telles fins est sous-exploré et n’a pas encore été exploité, avec un seul projet notable intitulé European Digital Twins of the Ocean. Nous examinons ici la promesse des jumeaux numériques pour la durabilité des océans dans quatre domaines thématiques. Nous insistons également sur les obstacles à la mise en œuvre, à savoir la disponibilité et la qualité des données, la compatibilité et le coût. Concernant la disponibilité des données océaniques, nous notons les problèmes de couverture spatiale, de couverture en profondeur, de résolution temporelle et de partage limité des données, soutenus, entre autres facteurs, par une connaissance insuffisante des processus marins. Inspirés par les perspectives des jumeaux numériques et informés des difficultés imminentes, nous proposons d'améliorer la disponibilité et la qualité des données sur les océans, de prendre des mesures pour assurer la standardisation des données et de donner la priorité à la mise en œuvre dans les zones à haute valeur de conservation en suivant le ' approche d’entreprise imbriquée.

Les océans et les services écosystémiques qu’ils fournissent sont essentiels à la vie humaine. Ils fournissent des moyens de subsistance à 10 à 12 % de la population mondiale1 et font vivre trois milliards de personnes grâce aux protéines provenant des fruits de mer2,3. Ils régulent le climat de la Terre en absorbant environ 30 % du dioxyde de carbone produit par les activités humaines4, et abritent une diversité de flore et de faune5, avec environ 230 000 espèces marines décrites à ce jour6.

Pourtant, les humains dégradent, déstabilisent et débilitent les écosystèmes océaniques de manière persistante7,8. Les environnements marins sont pollués par des déchets, des produits chimiques, des marées noires, des organismes envahissants et des particules. Il y a actuellement 5,25 billions de morceaux de plastique dans les océans du monde, ce qui représente une croissance de 8 millions de tonnes par an9. La destruction qui s’ensuit des habitats marins, tels que les récifs coralliens et les mangroves, a de graves conséquences pour les plantes et les animaux qu’ils abritent10,11. En effet, 10 % des récifs coralliens mondiaux, qui abritent 25 % des espèces marines, ont été détruits et 60 % sont en danger. La surpêche, qui représente environ 23 % de la production mondiale de produits de la mer12, et le changement climatique, qui exacerbe l'acidification des océans et les anomalies de la circulation, menacent encore davantage la vie marine13,14.

En réponse, des technologies informatiques émergentes ont été proposées pour améliorer la durabilité des océans. Les capteurs et les systèmes de surveillance collectent déjà de grandes quantités de données sur les propriétés océaniques. Par exemple, l'Ocean Observatories Initiative utilise des profileurs de courant Doppler acoustique, des capteurs de conductivité-température-profondeur, des fluoromètres et des capteurs de turbidité pour fournir des mesures continues et à haute résolution des propriétés physiques, biochimiques et géologiques du nord-est de l'océan Pacifique, du centre et du sud de la Californie. Systèmes actuels et plaque Juan de Fuca15. Ces données éclairent la planification des océans vers une meilleure gouvernance. La mission du satellite Sentinel de l'Agence spatiale européenne fournit des données sur une série de paramètres, notamment la température de la surface de la mer, la couleur de l'océan et la couverture de glace de mer16. Les flotteurs robotisés Argo (Array for Real-time Geostrophic Oceanography), dérivant à des profondeurs de 1 à 2 km, enregistrent l'oxygène et les nitrates dissous ainsi que les niveaux de rayonnement solaire entrant pour améliorer notre compréhension de l'absorption de CO2 par les océans et des impacts du changement climatique17. Associées aux logiciels de systèmes d'information géographique (SIG), ces technologies aident à identifier les zones présentant une valeur de conservation. Par exemple, l’Ocean Health Index18, un outil basé sur un SIG, est utilisé pour évaluer la santé des océans, à l’échelle mondiale comme à l’échelle locale, et identifier les zones qui nécessitent une protection.