Мұхит Жер бетінің шамамен 71%-ын алып жатыр. Тайфун траекториясын болжаудан және теңіз фермаларын дамытудан бастап, теңізде қауіпсіз жүзуді қамтамасыз етуге және теңіз апаттарын азайтуға дейін, тіпті жаһандық климаттың өзгеруін зерттеуге дейін, әрбір заманауи теңіз ғылымы бойынша зерттеулер бір маңызды ресурсқа сүйенеді: мұхит деректері.

Теңіз саласына енді ғана еніп келе жатқандар үшін шынайы қиындық көбінесе «деректердің жетіспеушілігі» емес, керісінше «деректердің шамадан тыс көптігі» болып табылады. Шын мәнінде, мұхит деректері оқшауланған түрде болмайды; керісінше, ол «бақылау - қашықтықтан зондтау - модельдеу - ассимиляция - ақылды талдауды» қамтитын кешенді экожүйеге айналды.

Неліктен теңіз ғылымы деректерге тәуелді болып барады?

Бұрын адамзат негізінен зерттеу кемелеріне сүйенген,буй станцияларыжәне мұхитты түсіну үшін қолмен бақылаулар. Бұл тәсіл жоғары дәлдікті ұсынғанымен, кеңістікті қамтудың шектеулілігі мен ұзақ бақылау циклдерінен зардап шекті.

Бүгінгі таңда спутниктік қашықтықтан зондтау, автоматтандырылған бақылау платформалары, Argo қалқымалы жүйелері, сандық модельдер және деректерді ассимиляциялау технологияларының дамуымен мұхитты бақылау шынайы «үлкен деректер» дәуіріне аяқ басты. Оның айқындаушы сипаттамаларын келесідей қорытындылауға болады: ауқымды ауқым, кең қамту, жоғары жылдамдық және көп өлшемді байлық.

• Деректер көлемі гигабайт (ГБ) деңгейінен петабайт (ПБ) деңгейіне дейін ұлғайтылды.
• Уақытша ауқым небәрі ондаған жылдардан ғасырдан асатын кезеңге дейін кеңейді.
• Кеңістіктік қамту қазір бүкіл әлемдік мұхитты қамтиды.
• Байқалған параметрлер теңіз бетінің температурасы, тұздылығы, мұхит ағындары сияқты бірнеше өлшемдерді қамтиды.толқындар, жел өрістері, хлорофилл концентрациясы, теңіз мұзы және тағы басқалар.

Сонымен қатар, деректердің ажыратымдылығы жақсарып келеді — егер жаһандық мұхит модельдері тарихи түрде 1° жалпы ажыратымдылыққа ие болса, қазір олар 1/12° ажыратымдылыққа немесе тіпті километрден кіші масштабтарға қарай жылжуда. Мезомасштабты құйындар, жағалау фронттары және ішкі толқындар сияқты ұсақ масштабты мұхит құрылымдарын зерттеу мүмкіндігіміз бұрын мүмкін болғаннан әлдеқайда асып түсті.

Белгілі бір мағынада, қазіргі заманғы теңіз ғылымы қазіргі уақытта «эмпирикалық негізделген» парадигмадан «деректерге негізделген» парадигмаға ауысуда.

Мұхит деректері негізінен қайдан алынады?

Әлемдік мұхит деректерінің экожүйесі халықаралық теңіз ұйымдарынан, метеорологиялық орталықтардан, спутниктік жүйелерден және бүкіл әлемдегі ұлттық бақылау желілерінен тұрады.

• NOAA (АҚШ): NCEP/NCAR қайта талдауын, ICOADS бақылау жазбаларын, AVHRR теңіз бетінің температурасы туралы деректерді және GFS жаһандық болжау жүйесін қоса алғанда, тегін, ашық қолжетімді және ұзақ мерзімді тарихи деректер өнімдерінің жиынтығын ұсынатын әлемдегі ең маңызды мұхит деректерінің көздерінің бірі.
• Еуропа (ECMWF & ESA): ECMWF-тің ERA5 қайта талдау деректері әуе-теңіз өзара әрекеттесуін зерттеу үшін атмосфералық күштеу деректерінің ең маңызды көзіне айналды; ESA-ның Sentinel спутниктік сериясы SAR қашықтықтан зондтау, теңіз бетін жоғары дәлдікпен бақылау және теңіз мұзын бақылауда айтарлықтай артықшылықтарды көрсетеді.
• Азия (JMA): Жапония метеорологиялық агенттігінің (JMA) COBE-SST деректері Солтүстік-батыс Тынық мұхиты, ENSO және Шығыс Азия климатына қатысты зерттеулерде кеңінен қолданылады.

Мұхит туралы қандай деректер түрлері бар?

Қазіргі мұхит деректері негізінен төрт негізгі түрге бөлінеді:батиметриялық деректер, қашықтықтан зондтау деректері, жергілікті бақылау деректері және қайта талдау деректері.

Теңіз түбіндегі батиметриялық деректер

Бұл барлық мұхиттану зерттеулерінің негізін құрайды. Егер мұхиттың сандық модельдеуін «ғимарат салумен» салыстырсақ, онда батиметрия - мұхит түбінің тереңдігі мен топографиясы - «негіз» қызметін атқарар еді. Ең классикалық жаһандық батиметриялық деректер жиынтығына ETOPO және GEBCO кіреді; соңғысы теңіз түбінің топографиясы үшін халықаралық деңгейде танылған стандартты базалық картаға айналды.

Спутниктік қашықтықтан зондтау деректері

Бұл қазіргі заманғы мұхитты бақылаудағы «негізгі күш» қызметін атқарады. Оның негізгі артықшылықтары кең кеңістіктік қамтуында, жылдам жаңарту жиілігінде және бір мезгілде жаһандық бақылау мүмкіндігінде жатыр.

• Теңіз бетінің температурасы (ТБТ): MODIS, AVHRR және OISST сияқты деректер жиынтықтары ENSO, теңіз жылу толқындары, Курошио ағымы және балық шаруашылығын болжауға қатысты зерттеулерде кеңінен қолданылады.
• Теңіз бетіндегі жел өрістері: Негізінен шашыратқыш өлшегіш спутниктерінен (мысалы, ASCAT, SeaWinds және Қытайдың HY-2 сериясы) алынған бұл деректер тайфундарды, жел тудыратын толқындарды және әуе-теңіз өзара әрекеттесулерін зерттеу үшін өте маңызды.
• Теңіз бетінің биіктігі (SSH): TOPEX/Poseidon, Jason және HY-2A сияқты альтиметрлік жер серіктері теңіз деңгейінің ауытқуларын, мезомасштабты құйындарды және Куросио ағымының траекториясын бақылайды.
• Синтетикалық диафрагмалық радар (SAR): Барлық ауа райына, күні бойы жұмыс істеуге және жоғары ажыратымдылық мүмкіндіктерімен сипатталатын SAR теңіз беті туралы ақпаратты түнде немесе бұлт жамылғысы астында да ала алады. Ол теңіз мұзын, мұнай төгілуін, ішкі толқындарды, мұхит толқындарын және теңіз кемелерін бақылауда кеңінен қолданылады.

Орындық бақылау деректері

Қашықтықтан зондтаумен салыстырғанда кеңістіктік қамту шектеулі болғанымен, бұл деректер ең жоғары дәлдік деңгейін ұсынады және барлық мұхиттық зерттеулер үшін маңызды эталон болып табылады.

• Argo қалқымалары: Әлемдік мұхитта жүзіп жүрген «автоматтандырылған CTD» сияқты жұмыс істейтін бұл қалқымалар температураны, тұздылықты және қысымды автоматты түрде өлшеу үшін мезгіл-мезгіл төмен және жоғары көтеріліп, деректерді нақты уақыт режимінде кері жібереді. Қазіргі уақытта бүкіл әлемде орналастырылған мыңдаған Argo қалқымалары адамзат тарихындағы ең ірі мұхит бақылау желісін құрайды.
• CTD бақылаулары: Бұлар мұхиттық зерттеулерде «стандартты жабдық» болып қала береді, температура мен тұздылықтың жоғары дәлдіктегі профильдерін қамтамасыз етеді.

Мұхит деректерінің болашағы қайда бағытталады?

Мұхит деректерін әзірлеудің болашақ бағыты айқын және нақты:

• Жоғары ажыратымдылық: километрлік масштабтан жүз метрлік масштабтағы ажыратымдылыққа ауысу.
• Нақты уақыт режиміндегі мүмкіндіктерді жақсарту: біртіндеп кешенді «Нақты уақыт режиміндегі мұхит» жүйесін құру.
• Көп көзді біріктіру: бірлесіп жұмыс істеу үшін спутниктерді, буйларды, сандық модельдерді, пилотсыз платформаларды және жасанды интеллектті біріктіру.
• Интеллектуалдандыру: Жасанды интеллект теңіз ғылымына терең еніп келеді, оған жасанды интеллект басқарылатын мұхиттарды болжау, жоғалған деректерді қалпына келтіру, құйындыларды анықтау, қашықтықтан зондтау және тағы басқалар кіреді.

Теңіз ғылымы мүлдем жаңа дәуірге аяқ басып келеді:

| Мұхиттағы үлкен деректер + жасанды интеллект = Болашақ мұхит зерттеулерінің негізгі қозғалтқышы

Біз деректердің шынайы құндылығы оны тиімді алуда, терең түсіндіруде және ақылды қолдануда деп сенімдіміз.

Сізбен тереңірек әңгімелесу үшін хабарласуды асыға күтемін.