AI-model helpt beheerders eerder in te grijpen tegen koraalverbleking

Koraalriffen hebben het zwaar, onder andere omdat hittestress steeds vaker voorkomt. Wetenschappers hebben nu een AI-model gemaakt dat hittestress tot zes weken van tevoren kan voorspellen.

Het nieuwe systeem is bedoeld als een extra hulpmiddel voor lokale beheerders en onderzoekers. Het geeft niet alleen een waarschuwing of een seizoen te maken krijgt met hittestress, maar probeert ook te voorspellen in welke week de hittestress waarschijnlijk begint.

Volgens de onderzoekers wordt het door die tijdwinst mogelijk om eerder maatregelen in te zetten, zoals het plannen van extra metingen en activeren van noodplannen. Het onderzoek is te vinden in Environmental Research Communications.

Leestip: Onderzoekers luisterden ’s nachts naar koraalriffen en ontdekten iets bijzonders

Het model is ontwikkeld door een team dat kennis uit verschillende wetenschappen combineerde. Ze trainden hun AI-model met milieugegevens uit de periode 1985 tot 2024. Vervolgens richtten ze zich op drie riffen in de buurt van Florida.

Openbare databronnen

Onder de motorkap maakten ze gebruik van XGBoost, een veelgebruikte methode die patronen ziet in grote hoeveelheden data en daarmee voorspellingen doet. De invoer kwam uit openbare databronnen, waaronder data afkomstig van NOAA Coral Reef Watch. De dataset bevatte allerlei factoren die met warmte en weer te maken hebben, zoals afwijkingen in zeewatertemperatuur, luchttemperatuur, wind, zonnestraling en signalen die te maken hebben met grotere weersystemen, zoals El Niño.

Belangrijk: de onderzoekers wilden niet alleen een model bouwen dat iets slims kan zeggen, maar ook een model dat die voorspelling kan verklaren. Daarom maakten ze gebruik van een techniek die SHAP heet. Die methode laat zien welke omgevingsfactoren het zwaarst meewegen in een voorspelling. Zo kun je per locatie beter begrijpen waarom het model denkt dat hittestress eraan komt. In de analyses bleek luchttemperatuur vaak één van de sterkste voorspellers, terwijl andere belangrijke factoren per plek en per seizoen konden verschillen.

De prestaties van het AI-model zijn volgens het team zinnig tot zes weken vooruit. In de meeste gevallen zat het model er niet meer dan ongeveer een week naast als het gaat om het begin van de hittestress. Ook vergeleken de onderzoekers hun aanpak met twee eenvoudigere manieren om te voorspellen: een klassiek statistisch model en een methode die vooral kijkt naar hoe vaak iets in het verleden gebeurde. Het AI-model presteerde op alle onderzochte plekken beter: zowel in het voorspellen of hittestress zou optreden, als in het inschatten wanneer die zou starten.

Praktische waarde

Hoofdonderzoeker Marybeth Arcodia van de University of Miami benadrukt vooral de praktische waarde van het model. Arcodia: “Dit model geeft koraalwetenschappers en beheerders van natuurbronnen van tevoren een seintje of hittestress een probleem gaat zijn en, nog belangrijker, in welke week die stress het meest waarschijnlijk begint.” Dankzij het model kunnen ze volgens haar dan ook zien welke omgevingsfactoren achter die voorspellingen zitten.

Teamlid Richard Karp van de Rosenstiel School’s Cooperative Institute for Marine and Atmospheric Studies zegt: “Ons model laat zien welke factoren de hittestress op een bepaald rif kunnen beïnvloeden. Daarmee krijgen beheerders een kans om ‘triggerpunten’ vast te leggen in noodplannen. Dat kan helpen met het maken van realistische plannen. De inzichten komen op het moment waarop beheermaatregelen nog mogelijk zijn. Ze helpen bepalen wanneer extra monitoring nodig is, wanneer je noodacties start en waar je middelen het best inzet.”

En dat is hard nodig, want helaas is de nood hoog. Riffen nabij Florida en het Caribisch gebied krijgen steeds vaker te maken met ernstige hittestress waardoor het koraal massaal verbleekt, zoals ook in 2023 gebeurde. De onderzoekers zeggen daarom dat hun systeem een aanvulling moet zijn op bestaande waarschuwingssystemen, zoals NOAA Coral Reef Watch.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Koraalriffen kunnen veel meer voedsel opleveren als we ze herstellen en Deze zachte koraalsoort gebruikt simpele geometrie om plots héél hard worden . Of lees dit artikel: Onderzoekers waarschuwen: koraalriffen kunnen niet tegen opwarming van 2°C .

Schrijf je in voor de nieuwsbrief!
Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week?
Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: