Ookean katab ligikaudu 71% Maa pinnast. Alates taifuunide teekonna prognoosimisest ja merefarmide arendamisest kuni ohutu meresõidu tagamise ja mereõnnetuste leevendamiseni – ning ulatudes isegi globaalsete kliimamuutuste uuringuteni – tugineb praktiliselt iga tänapäevane mereteaduse uuring ühele kriitilisele ressursile: ookeaniandmetele.

Merendusvaldkonda alles sisenevate jaoks pole tegelikuks väljakutseks sageli mitte „andmete puudus“, vaid pigem „andmete üleküllus“. Tegelikkuses ei eksisteeri ookeaniandmed isoleeritult; selle asemel on need arenenud terviklikuks ökosüsteemiks, mis hõlmab „vaatlust – kaugseiret – modelleerimist – assimileerimist – intelligentset analüüsi“.

Miks muutub mereteadus üha enam andmetest sõltuvaks?

Varem toetus inimkond peamiselt uurimislaevadele,poi jaamadja käsitsi tehtud vaatlusi ookeani mõistmiseks. Kuigi see lähenemisviis pakkus suurt täpsust, kannatasid selle piiratud ruumilise ulatuse ja pikkade vaatlustsüklite all.

Tänapäeval, tänu satelliitkaugseire, automatiseeritud vaatlusplatvormide, Argo ujukite, numbriliste mudelite ja andmete assimilatsioonitehnoloogiate edusammudele, on ookeanivaatlus sisenenud tõelisse suurandmete ajastusse. Selle iseloomulikud omadused võib kokku võtta järgmiselt: tohutu ulatus, ulatuslik ulatus, suur kiirus ja mitmemõõtmeline rikkus.

• Andmemaht on suurenenud gigabaidilt (GB) petabaitini (PB).
• Ajaline ulatus on laienenud aastakümnetest üle sajandi kestvateks perioodideks.
• Ruumiline ulatus hõlmab nüüd kogu globaalset ookeani.
• Vaadeldavad parameetrid hõlmavad mitut dimensiooni, sealhulgas merepinna temperatuuri, soolsust, ookeanihoovusi,lained, tuuleväljad, klorofülli kontsentratsioon, merejää ja palju muud.

Samal ajal paraneb andmete eraldusvõime pidevalt – kui ajalooliselt oli globaalsete ookeanimudelite tavaline eraldusvõime 1°, siis nüüd liigutakse 1/12° või isegi alla kilomeetri skaala poole. Meie võime uurida peeneid ookeanistruktuure – nagu mesoskaalalised keerised, rannikufrondid ja siselained – on jõudnud tasemele, mis ületab palju varem võimalikku.

Teatud mõttes on tänapäeva mereteadus praegu nihkumas „empiiriliselt juhitud” paradigmast „andmepõhisele”.

Kust pärinevad peamiselt ookeaniandmed?

Globaalse ookeaniandmete ökosüsteemi moodustavad ühiselt rahvusvahelised mereorganisatsioonid, meteoroloogiakeskused, satelliidisüsteemid ja riiklikud vaatlusvõrgustikud üle kogu maailma.

• NOAA (USA): Üks maailma olulisemaid ookeaniandmete allikaid, mis pakub tasuta, avatud juurdepääsuga ja pikaajalisi ajaloolisi andmeprodukte – sealhulgas NCEP/NCAR reanalüüsi, ICOADS vaatlusandmeid, AVHRR merepinna temperatuuri andmeid ja GFS globaalset prognoosimissüsteemi.
• Euroopa (ECMWF ja ESA): ECMWF-i ERA5 reanalüüsi andmed on muutunud õhu ja mere vastastikmõju uurimisel atmosfäärimõjude andmete kõige kriitilisemaks allikaks; ESA Sentinel satelliitide seeria demonstreerib märkimisväärseid eeliseid SAR-i kaugseires, merepinna ülitäpse vaatluse ja merejää seires.
• Aasia (JMA): Jaapani Meteoroloogiaagentuuri (JMA) COBE-SST andmeid kasutatakse laialdaselt Loode-Vaikse ookeani, ENSO ja Ida-Aasia kliima uuringutes.

Milliseid ookeaniandmeid on olemas?

Kaasaegsed ookeaniandmed liigitatakse peamiselt nelja põhitüüpi:batümeetrilised andmed, kaugseireandmed, kohapealsed vaatlusandmed ja reanalüüsi andmed.

Merepõhja batümeetrilised andmed

See on aluseks kõigile okeanograafilistele uuringutele. Kui võrrelda ookeani numbrilist modelleerimist „hoone ehitamisega“, siis oleks batümeetria – ookeanipõhja sügavus ja topograafia – „vundamendiks“. Kõige klassikalisemate globaalsete batümeetriliste andmekogumite hulka kuuluvad ETOPO ja GEBCO; viimasest on saanud rahvusvaheliselt tunnustatud merepõhja topograafia standardne baaskaart.

Satelliidi kaugseire andmed

See on tänapäevase ookeanivaatluse „peamine jõud“. Selle peamised eelised seisnevad ulatuslikus ruumilises katvuses, kiires uuendamise sageduses ja samaaegse globaalse vaatluse võimekuses.

• Merepinna temperatuur (SST): Andmekogumeid nagu MODIS, AVHRR ja OISST kasutatakse laialdaselt ENSO, mere kuumalainete, Kuroshio hoovuse ja kalandusprognooside uuringutes.
• Merepinna tuuleväljad: need andmed pärinevad peamiselt hajuvusmõõturite satelliitidelt (nt ASCAT, SeaWinds ja Hiina HY-2 seeria) ning on üliolulised taifuunide, tuule tekitatud lainete ja õhu ja mere vastastikmõju uurimiseks.
• Merepinna kõrgus (SSH): kõrgust mõõtvad satelliidid – näiteks TOPEX/Poseidon, Jason ja HY-2A – jälgivad merepinna kõikumisi, mesoskaala keeriseid ja Kuroshio hoovuse trajektoori.
• Sünteetilise apertuuriga radar (SAR): SAR-i iseloomustab iga ilma ja ööpäevaringne töövõime ning kõrge eraldusvõime, mis võimaldab hankida merepinna kohta teavet isegi öösel või pilvekatte all. Seda kasutatakse laialdaselt merejää, naftareostuse, siselainete, ookeanilainete ja merelaevade seiramisel.

Kohapealsed vaatlusandmed

Kuigi ruumiline ulatus on kaugseirega võrreldes piiratud, pakuvad need andmed kõrgeimat täpsusastet ja on oluliseks võrdlusaluseks kõigile okeanograafilistele uuringutele.

• Argo poid: Need ujukid, mis toimivad nagu automatiseeritud CTD-d ja triivivad üle maailmaookeani, tõusevad ja laskuvad perioodiliselt, et mõõta automaatselt temperatuuri, soolsust ja rõhku ning edastada andmeid reaalajas. Tuhanded Argo poid, mis on praegu üle maailma paigaldatud, moodustavad inimkonna ajaloo suurima ookeanivaatlusvõrgustiku.
• CTD vaatlused: need jäävad okeanograafiliste uuringute „standardvarustuseks“, pakkudes ülitäpseid temperatuuri ja soolsuse profiile.

Kuhu ookeaniandmete tulevik suundub?

Ookeaniandmete arendamise tulevane suund on selge ja kindel:

• Kõrgem resolutsioon: Üleminek kilomeetri skaalalt saja meetri skaalale.
• Täiustatud reaalajas võimalused: järkjärguline tervikliku reaalajas ookeanisüsteemi loomine.
• Mitme allika termotuumasüntees: satelliitide, poide, numbriliste mudelite, mehitamata platvormide ja tehisintellekti integreerimine kooskõlastatult toimimiseks.
• Intelligentsuse arendamine: tehisintellekt on mereteadusesse sügavalt juurdunud – see hõlmab tehisintellektil põhinevat ookeaniprognoosimist, puuduvate andmete rekonstrueerimist, keeriste tuvastamist, kaugseire abil andmete hankimist ja palju muud.

Mereteadus siseneb täiesti uude ajastusse:

| Ookeani suurandmed + tehisintellekt = tulevaste ookeaniuuringute põhimootor

Usume kindlalt, et andmete tõeline väärtus seisneb nende tõhusas hankimises, põhjalikus tõlgendamises ja intelligentse rakendamises.

Ootan põnevusega teiega suhtlemist põhjalikumaks vestluseks.