اقیانوس تقریباً ۷۱٪ از سطح زمین را پوشانده است. از پیش‌بینی مسیر طوفان و توسعه مزارع دریایی گرفته تا تضمین ناوبری دریایی ایمن و کاهش بلایای دریایی - و حتی تا تحقیقات تغییرات اقلیمی جهانی - تقریباً هر تحقیق مدرن علوم دریایی به یک منبع حیاتی متکی است: داده‌های اقیانوس.

برای کسانی که تازه وارد حوزه دریایی می‌شوند، چالش واقعی اغلب «کمبود داده» نیست، بلکه «فراوانی بیش از حد داده» است. در واقعیت، داده‌های اقیانوسی به صورت جداگانه وجود ندارند؛ در عوض، به یک اکوسیستم جامع تبدیل شده‌اند که شامل «مشاهده - سنجش از دور - مدل‌سازی - جذب - تجزیه و تحلیل هوشمند» می‌شود.

چرا علوم دریایی به طور فزاینده‌ای به داده‌ها وابسته می‌شود؟

در گذشته، بشریت عمدتاً به کشتی‌های تحقیقاتی متکی بود،ایستگاه‌های شناورو مشاهدات دستی برای درک اقیانوس. اگرچه این رویکرد دقت بالایی ارائه می‌داد، اما از پوشش مکانی محدود و چرخه‌های مشاهده طولانی رنج می‌برد.

امروزه، با پیشرفت در سنجش از دور ماهواره‌ای، پلتفرم‌های مشاهده خودکار، شناورهای آرگو، مدل‌های عددی و فناوری‌های ادغام داده‌ها، مشاهده اقیانوس وارد دوران واقعی «کلان داده» شده است. ویژگی‌های تعیین‌کننده آن را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد: مقیاس عظیم، پوشش گسترده، سرعت بالا و غنای چندبعدی.

• حجم داده‌ها از سطح گیگابایت (GB) به سطح پتابایت (PB) افزایش یافته است.
• دامنه زمانی از چند دهه به بیش از یک قرن گسترش یافته است.
• پوشش مکانی اکنون کل اقیانوس جهانی را در بر می‌گیرد.
• پارامترهای مشاهده‌شده ابعاد متعددی را در بر می‌گیرند، از جمله دمای سطح دریا، شوری، جریان‌های اقیانوسی،امواج، میدان‌های باد، غلظت کلروفیل، یخ دریا و موارد دیگر.

همزمان، وضوح داده‌ها همچنان در حال بهبود است - در حالی که مدل‌های اقیانوسی جهانی از نظر تاریخی وضوح رایج ۱ درجه را داشتند، اکنون به سمت وضوح ۱/۱۲ درجه یا حتی مقیاس‌های زیر کیلومتری در حال پیشرفت هستند. ظرفیت ما برای مطالعه ساختارهای اقیانوسی در مقیاس ریز - مانند گرداب‌های میان‌مقیاس، جبهه‌های ساحلی و امواج داخلی - به سطحی بسیار فراتر از آنچه قبلاً امکان‌پذیر بود، رسیده است.

به یک معنا، علوم دریایی مدرن در حال حاضر از یک الگوی «تجربی‌محور» به یک الگوی «داده‌محور» در حال تغییر است.

داده‌های اقیانوسی عمدتاً از کجا می‌آیند؟

اکوسیستم داده‌های اقیانوسی جهانی به طور جمعی توسط سازمان‌های بین‌المللی دریایی، مراکز هواشناسی، سیستم‌های ماهواره‌ای و شبکه‌های ملی رصد در سراسر جهان تشکیل شده است.

• NOAA (ایالات متحده آمریکا): یکی از مهمترین منابع داده‌های اقیانوسی جهان، که مجموعه‌ای از محصولات داده‌های تاریخی رایگان، با دسترسی آزاد و بلندمدت - از جمله تحلیل مجدد NCEP/NCAR، سوابق مشاهداتی ICOADS، داده‌های دمای سطح دریا AVHRR و سیستم پیش‌بینی جهانی GFS - را ارائه می‌دهد.
• اروپا (ECMWF و ESA): داده‌های بازتحلیل ERA5 ECMWF به مهم‌ترین منبع داده‌های نیروی جوی برای تحقیقات برهمکنش هوا-دریا تبدیل شده است؛ سری ماهواره‌های Sentinel ESA مزایای قابل توجهی در سنجش از دور SAR، مشاهده سطح دریا با دقت بالا و پایش یخ دریا نشان می‌دهند.
• آسیا (JMA): داده‌های COBE-SST آژانس هواشناسی ژاپن (JMA) به طور گسترده در تحقیقات مربوط به آب و هوای شمال غربی اقیانوس آرام، ENSO و شرق آسیا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چه نوع داده‌های اقیانوسی وجود دارد؟

داده‌های اقیانوسی مدرن عمدتاً به چهار نوع اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:داده‌های عمق‌سنجی، داده‌های سنجش از دور، داده‌های مشاهداتی درجا و داده‌های بازتحلیل.

داده‌های عمق‌سنجی کف دریا

این پایه و اساس تمام تحقیقات اقیانوس‌شناسی را تشکیل می‌دهد. اگر مدل‌سازی عددی اقیانوس را به «ساخت یک ساختمان» تشبیه کنیم، آنگاه عمق‌سنجی - عمق و توپوگرافی کف اقیانوس - به عنوان «پایه و اساس» عمل خواهد کرد. کلاسیک‌ترین مجموعه داده‌های عمق‌سنجی جهانی شامل ETOPO و GEBCO است؛ مورد دوم به نقشه پایه استاندارد شناخته شده بین‌المللی برای توپوگرافی کف دریا تبدیل شده است.

داده‌های سنجش از دور ماهواره‌ای

این به عنوان "نیروی اصلی" در مشاهدات مدرن اقیانوس عمل می‌کند. مزایای کلیدی آن پوشش مکانی گسترده، فرکانس به‌روزرسانی سریع و ظرفیت مشاهده همزمان جهانی است.

• دمای سطح دریا (SST): مجموعه داده‌هایی مانند MODIS، AVHRR و OISST به طور گسترده در تحقیقات مربوط به ENSO، امواج گرمایی دریایی، جریان کوروشیو و پیش‌بینی شیلات به کار می‌روند.
• میدان‌های باد سطح دریا: این داده‌ها که عمدتاً از ماهواره‌های پراکندگی‌سنج (مانند ASCAT، SeaWinds و سری HY-2 چین) به دست می‌آیند، برای مطالعات مربوط به طوفان‌ها، امواج تولید شده توسط باد و برهمکنش‌های هوا-دریا بسیار مهم هستند.
• ارتفاع سطح دریا (SSH): ماهواره‌های ارتفاع‌سنج - مانند TOPEX/Poseidon، Jason و HY-2A - تغییرات سطح دریا، گرداب‌های میان‌مقیاس و مسیر جریان کوروشیو را رصد می‌کنند.
• رادار روزنه مصنوعی (SAR): این رادار با قابلیت‌های تصویربرداری در تمام طول روز، تمام آب و هوا و وضوح بالا، می‌تواند اطلاعات سطح دریا را حتی در شب یا زیر پوشش ابر به دست آورد. این رادار به طور گسترده در نظارت بر یخ‌های دریایی، نشت نفت، امواج داخلی، امواج اقیانوس و کشتی‌های دریایی کاربرد دارد.

داده‌های مشاهداتی درجا

اگرچه پوشش مکانی در مقایسه با سنجش از دور محدود است، اما این داده‌ها بالاترین سطح دقت را ارائه می‌دهند و به عنوان یک معیار حیاتی برای همه تحقیقات اقیانوس‌شناسی عمل می‌کنند.

• شناورهای آرگو: این شناورها که مانند «CTDهای خودکار» در سراسر اقیانوس جهانی شناور هستند، به صورت دوره‌ای پایین و بالا می‌روند تا به طور خودکار دما، شوری و فشار را اندازه‌گیری کرده و داده‌ها را به صورت بلادرنگ ارسال کنند. هزاران شناور آرگو که در حال حاضر در سراسر جهان مستقر هستند، در مجموع بزرگترین شبکه مشاهده اقیانوس در تاریخ بشر را تشکیل می‌دهند.
• مشاهدات CTD: این تجهیزات همچنان «تجهیزات استاندارد» در بررسی‌های اقیانوس‌شناسی هستند و پروفایل‌های با دقت بالا از دما و شوری ارائه می‌دهند.

آینده داده‌های اقیانوسی به کجا می‌رود؟

مسیر آینده توسعه داده‌های اقیانوسی روشن و قطعی است:

• وضوح بالاتر: پیشرفت از وضوح در مقیاس کیلومتر به مقیاس صد متر.
• قابلیت‌های پیشرفته‌ی بلادرنگ: ایجاد تدریجی یک سیستم جامع «اقیانوس بلادرنگ».
• ادغام چند منبعی: ادغام ماهواره‌ها، شناورها، مدل‌های عددی، پلتفرم‌های بدون سرنشین و هوش مصنوعی برای عملکرد هماهنگ.
• هوشمندسازی: هوش مصنوعی عمیقاً در علوم دریایی ریشه دوانده است - شامل پیش‌بینی اقیانوس مبتنی بر هوش مصنوعی، بازسازی داده‌های از دست رفته، تشخیص گرداب، بازیابی سنجش از دور و موارد دیگر.

علوم دریایی وارد دوران کاملاً جدیدی می‌شود:

| کلان‌داده‌های اقیانوسی + هوش مصنوعی = موتور اصلی تحقیقات اقیانوسی آینده

ما قاطعانه معتقدیم که ارزش واقعی داده‌ها در اکتساب کارآمد، تفسیر عمیق و کاربرد هوشمندانه آنها نهفته است.

مشتاقانه منتظر ارتباط با شما برای گفتگوی عمیق‌تر هستم.