Акіян пакрывае прыблізна 71% паверхні Зямлі. Ад прагназавання шляхоў тайфунаў і развіцця марскіх ранча да забеспячэння бяспечнага марскога суднаходства і змякчэння наступстваў марскіх катастроф — і нават да даследаванняў глабальнага змянення клімату — практычна кожнае сучаснае даследаванне ў галіне марской навукі абапіраецца на адзін найважнейшы рэсурс: дадзеныя аб акіяне.

Для тых, хто толькі пачынае працаваць у марской галіне, сапраўднай праблемай часта з'яўляецца не «недахоп дадзеных», а хутчэй «лішак дадзеных». Насамрэч, акіянічныя дадзеныя не існуюць асобна; замест гэтага яны ператварыліся ў комплексную экасістэму, якая ахоплівае «назіранне — дыстанцыйнае зандзіраванне — мадэляванне — асіміляцыю — інтэлектуальны аналіз».

Чаму марская навука становіцца ўсё больш залежнай ад дадзеных?

У мінулым чалавецтва ў асноўным абапіралася на даследчыя судны,буйовыя станцыіі ручныя назіранні для разумення акіяна. Нягледзячы на ​​высокую дакладнасць гэтага падыходу, ён меў абмежаваны прасторавы ахоп і працяглыя цыклы назіранняў.

Сёння, дзякуючы дасягненням у галіне дыстанцыйнага спадарожнікавага зандзіравання, аўтаматызаваных платформаў назірання, буяў «Арго», лікавых мадэляў і тэхналогій асіміляцыі дадзеных, назіранне за акіянам уступіла ў сапраўдную эру «вялікіх дадзеных». Яе вызначальныя характарыстыкі можна абагульніць наступным чынам: маштабнасць, шырокі ахоп, высокая хуткасць і шматмернасць.

• Аб'ём дадзеных павялічыўся з гігабайта (ГБ) да петабайта (ПБ).
• Часавы ахоп пашырыўся з простых дзесяцігоддзяў да прамежкаў, якія перавышаюць стагоддзе.
• Прасторавае пакрыццё цяпер ахоплівае ўвесь сусветны акіян.
• Назіраныя параметры ахопліваюць мноства вымярэнняў, у тым ліку тэмпературу паверхні мора, салёнасць, акіянічныя плыні,хвалі, ветравыя палі, канцэнтрацыя хларафіла, марскі лёд і многае іншае.

Адначасова з гэтым працягвае паляпшацца раздзяляльнасць дадзеных — у той час як глабальныя мадэлі акіяна гістарычна мелі звычайную раздзяляльнасць 1°, цяпер яны рухаюцца да раздзяляльнасці 1/12° або нават да маштабаў менш за кіламетр. Нашы магчымасці вывучаць дробнамаштабныя структуры акіяна, такія як мезамаштабныя віхуры, прыбярэжныя франты і ўнутраныя хвалі, дасягнулі ўзроўню, які значна перавышае тое, што было магчыма раней.

У пэўным сэнсе сучасная марская навука ў цяперашні час пераходзіць ад «эмпірычна абумоўленай» парадыгмы да «абумоўленай дадзенымі».

Адкуль у асноўным бяруцца дадзеныя пра акіян?

Глабальная экасістэма дадзеных аб акіяне сумесна складаецца з міжнародных марскіх арганізацый, метэаралагічных цэнтраў, спадарожнікавых сістэм і нацыянальных сетак назірання па ўсім свеце.

• NOAA (ЗША): адна з найважнейшых у свеце крыніц дадзеных аб акіяне, якая прадастаўляе набор бясплатных, адкрытых і доўгатэрміновых гістарычных дадзеных, у тым ліку рэаналіз NCEP/NCAR, запісы назіранняў ICOADS, дадзеныя аб тэмпературы паверхні мора AVHRR і глабальную сістэму прагназавання GFS.
• Еўропа (ECMWF і ESA): дадзеныя паўторнага аналізу ERA5 ECMWF сталі найбольш важнай крыніцай дадзеных аб атмасферным уздзеянні для даследаванняў узаемадзеяння паветра і мора; серыя спадарожнікаў Sentinel ESA дэманструе значныя перавагі ў дыстанцыйным зандзіраванні SAR, высокадакладным назіранні за паверхняй мора і маніторынгу марскога лёду.
• Азія (JMA): Дадзеныя COBE-SST Японскага метэаралагічнага агенцтва (JMA) шырока выкарыстоўваюцца ў даследаваннях, якія тычацца клімату паўночна-заходняй часткі Ціхага акіяна, ENSO і Усходняй Азіі.

Якія тыпы дадзеных аб акіяне існуюць?

Сучасныя дадзеныя аб акіяне ў асноўным падзяляюцца на чатыры асноўныя тыпы:батыметрычныя дадзеныя, дадзеныя дыстанцыйнага зандзіравання, дадзеныя назіранняў in situ і дадзеныя паўторнага аналізу.

Батыметрычныя дадзеныя марскога дна

Гэта з'яўляецца падмуркам для ўсіх акіянаграфічных даследаванняў. Калі параўнаць лікавае мадэляванне акіяна з «будаўніцтвам будынка», то батыметрыя — глыбіня і тапаграфія акіянічнага дна — паслужыла б «падмуркам». Найбольш класічнымі глабальнымі батыметрычнымі наборамі даных з'яўляюцца ETOPO і GEBCO; апошні стаў міжнародна прызнанай стандартнай базавай картай тапаграфіі марскога дна.

Дадзеныя дыстанцыйнага зандзіравання са спадарожнікаў

Гэта служыць «галоўнай сілай» у сучасных назіраннях за акіянам. Яго ключавыя перавагі заключаюцца ў шырокім прасторавым ахопе, хуткай частаце абнаўлення і магчымасці адначасовага глабальнага назірання.

• Тэмпература паверхні мора (SST): такія наборы дадзеных, як MODIS, AVHRR і OISST, шырока выкарыстоўваюцца ў даследаваннях, звязаных з ENSO, марскімі цеплавымі хвалямі, плынню Куросіа і прагназаваннем рыбалоўства.
• Палі ветру на паверхні мора: гэтыя дадзеныя, атрыманыя ў асноўным са спадарожнікаў рассейвання (напрыклад, ASCAT, SeaWinds і кітайскай серыі HY-2), маюць вырашальнае значэнне для даследаванняў тайфунаў, хваль, выкліканых ветрам, і ўзаемадзеяння паветра і мора.
• Вышыня паверхні мора (SSH): спадарожнікі-альтыметры, такія як TOPEX/Poseidon, Jason і HY-2A, адсочваюць змены ўзроўню мора, мезамаштабныя віхуры і траекторыю плыні Куросіа.
• Радар з сінтэтычнай апертурай (РСА): характарызуецца магчымасцямі працы ў любое надвор'е, круглы дзень і з высокім разрозненнем, РСА можа атрымліваць інфармацыю аб паверхні мора нават уначы або пад воблачным покрывам. Ён шырока выкарыстоўваецца для маніторынгу марскога лёду, разліваў нафты, унутраных хваль, акіянскіх хваль і марскіх суднаў.

Дадзеныя назіранняў на месцы

Нягледзячы на ​​абмежаванасць прасторавага ахопу ў параўнанні з дыстанцыйным зандзіраваннем, гэтыя дадзеныя забяспечваюць найвышэйшы ўзровень дакладнасці і служаць жыццёва важным арыенцірам для ўсіх акіянаграфічных даследаванняў.

• Буі «Арго»: Гэтыя буі, якія функцыянуюць як «аўтаматычныя CTD», дрэйфуючыя па ўсім сусветным акіяне, перыядычна апускаюцца і ўздымаюцца, каб аўтаматычна вымяраць тэмпературу, салёнасць і ціск, перадаючы дадзеныя ў рэжыме рэальнага часу. Тысячы буяў «Арго», размешчаных у цяперашні час па ўсім свеце, разам утвараюць найбуйнейшую сетку назірання за акіянам у гісторыі чалавецтва.
• CTD-назіранні: яны застаюцца «стандартным абсталяваннем» у акіянаграфічных даследаваннях, забяспечваючы высокадакладныя профілі тэмпературы і салёнасці.

Куды рухаецца будучыня дадзеных аб акіяне?

Будучая траекторыя развіцця акіянічных дадзеных зразумелая і рашучая:

• Больш высокае разрозненне: пераход ад кіламетравага да стометровага маштабу.
• Пашыраныя магчымасці ў рэжыме рэальнага часу: паступовае стварэнне комплекснай сістэмы «Акіяна ў рэжыме рэальнага часу».
• Шматкрынічнае аб'яднанне: інтэграцыя спадарожнікаў, буёў, лікавых мадэляў, беспілотных платформаў і штучнага інтэлекту для сумеснай працы.
• Інтэлектызацыя: штучны інтэлект глыбока ўкараніўся ў марскую навуку, уключаючы прагназаванне акіяна на аснове штучнага інтэлекту, рэканструкцыю адсутных дадзеных, выяўленне віхравых патокаў, дыстанцыйнае зандзіраванне і многае іншае.

Марская навука ўступае ў зусім новую эру:

| Вялікія акіянічныя дадзеныя + штучны інтэлект = асноўны рухавік будучых даследаванняў акіяна

Мы цвёрда перакананыя, што сапраўдная каштоўнасць дадзеных заключаецца ў іх эфектыўным зборы, глыбокай інтэрпрэтацыі і разумным выкарыстанні.

З нецярпеннем чакаю магчымасці пагутарыць з вамі для больш глыбокай размовы.