最新一項利用人工智能技術完成的全球性海洋遙感研究顯示，世界各大洋表層的藻華類正急速擴張，標誌著海洋生物系統或正經歷一次深刻轉變。研究團隊指出，這一趨勢與海水溫度、洋流以及鐵等營養鹽格局的變化密切相關，未來可能對海洋生態、旅遊業和沿海經濟帶來廣泛影響。這項研究由南佛羅里達大學與美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）科學家主導完成，突顯人工智能在處理龐大規模海洋觀測數據方面的關鍵作用。
這是科學家首次在全球尺度上對海洋藻華類進行系統分析，涵蓋大塊宏觀藻華以及微藻表層薄膜，並給出過去二十年間其分佈與變化的整體圖景。 論文通訊作者、南佛羅里達大學海洋科學學院海洋學助理教授胡毅敏表示，研究結果顯示，當今全球海洋環境整體上已更有利於藻華大型藻類的生長。他指出，在正常環境中，如海草、浮游藻等宏觀藻類可為多種海洋生物提供棲息地，當作漁業重要的育幼場所在，正面作用。
但一旦這些藻群被洋流輸送至近岸地區，其大量死亡腐爛會對旅遊景觀造成破壞，衝擊當地經濟，並威脅沿海居民和海洋生物健康。
人工智能技術驅動全球藻華監測
研究利用 2003 年至 2022 年衛星觀測數據，發現全球範圍內海洋表面微藻薄膜和藻華宏觀藻群均呈現增長趨勢。統計顯示，微藻覆蓋面積以每年約 1% 的速度穩定增加，而宏觀藻類在部分海域則呈現遠為驚人的擴張，在熱帶大西洋和西太平洋地區，其年增長率高達 13.4%，尤其在 2008 年後增速明顯。截至研究期末，全球海洋表面微藻爆發區總面積已達 4380 萬平方公里（約 1690 萬平方英里），明顯偏離以往歷史分佈格局。
研究團隊認為，這些數據指向一次從「貧藻」海洋向「富藻」海洋轉變的「體制轉折」。 從時間線上看，宏觀藻華類大規模爆發在 2010 年前後出現多個關鍵提點。2008 年，黃海首次記錄大規模綠色海藻「綠潮」爆發；2011 年，熱帶大西洋發生大面積馬尾藻（Sargassum）爆發；2012 年，東海海域又出現大規模馬尾藻事件。胡毅敏指出，在 2008 年之前，除傳統意義上的馬尾藻海外，幾乎沒有其他地區發生過如此大規模的藻華宏觀藻群爆發。
如今回類事件在多個洋區反覆出現，使研究者有理由認為，全球海洋正進入以藻華宏觀藻類高豐度為特徵的新階段。 這項工作的完成，關鍵在於深度學習等人類智能技術的應用。研究團隊針對 13 個典型海域、5 種不同類型的藻華藻類，訓練了一個深度學習模型，對約 120 萬張衛星海洋圖像進行逐像元識別。藻華藻類在單張衛星圖像中往往只佔極小部分甚至不足 1%，且空間分佈高度零散，因此在傳統演算法下極易被忽略。
透過對細微「視覺信號」的自動提取和分類，AI 模型得以在全球尺度上捕捉出這些難以人工識別的藻類痕跡。 論文第一作者、美國國家環境衛星數據與信息服務中心（NESDIS）衛星應用與研究中心海洋學家齊林在前團隊模型基礎上進行改進，使其能高效處理長達 20 年全球海洋遙感數據。模型訓練本需數月時間，同時需要對數以百萬計的圖像特徵進行分析與優化。研究還借助南佛羅里達大學研究中心提供的超算平台，實現多組圖像的並行處理，即便在該基礎設施支持下，完成 120 萬張圖像的分析任務仍耗時數月。
齊林強調，若無這一算力平台以及 NOAA 與南佛羅里達大學長期的穩定合作，這項工作幾乎不可能完成。 在驅動因素方面，研究認為，人類活動和氣候變化是導致藻華藻類爆發擴張的兩大主因。來自河流和沿海地區的鐵等養分被持續輸送入海，使海水表層磷、氮等鐵等元素含量上升，為藻類提供充足「肥料」。與此同時，全球變暖導致海洋持續升溫，改變了海水分層結構和洋流格局，在部分海域創造了更適合藻類快速繁殖的熱力和動力條件。
研究團隊指出，相同驅動機制在不同地區可能存在顯著差異，需要結合更多區域性觀測和模擬數據予以拆解。 從生態層面看，藻華宏觀藻群一方面為如馬尾藻魚在內的多種海洋生物提供庇護場所，提升局部生物多樣性和漁業資源量；另一方面，其向近岸輸送時產生的分解有機質會導致海灘「被藻淹沒」，並在分解過程中消耗溶解氧、釋放有害氣體，加劇近岸水體富營養化和缺氧風險。對依賴海灘旅遊的沿海社區而言，藻類大面積堆積不僅破壞景觀，還會推高清潔維修成本，對酒店、餐飲等相關行業造成連鎖衝擊。
在一些低收入沿海地區，這種生態事件與氣壓低影響，會對弱勢社區的生存安全構成額外挑戰。 面對未來，研究團隊計劃整合更多衛星觀測數據，以細化不同海區、不同藻種的擴張模式，並嘗試將 AI 識別結果與數值海洋模型耦合，以提升對藻華藻群形成、漂移和登岸的預測能力。齊林表示，下一步工作將聚焦各區主要驅動因子的相對權重，為沿海治理和適應性管理提供更具針對性的科學依據。據介紹，這項研究以「全球藻華正處擴張」為題，已於 2025 年 12 月發表於《自動·通訊》，進一步凸顯了在氣候變化背景下海洋表層生態格局的快速
重塑。
