De oceaan beslaat ongeveer 71% van het aardoppervlak. Van het voorspellen van tyfoonroutes en de ontwikkeling van aquacultuurboerderijen tot het waarborgen van veilige scheepvaart en het beperken van de gevolgen van zeerampen – en zelfs tot onderzoek naar wereldwijde klimaatverandering – is vrijwel elk modern marien wetenschappelijk onderzoek afhankelijk van één cruciale bron: oceaandata.

Voor wie net in de mariene wetenschap begint, is de grootste uitdaging vaak niet een "gebrek aan data", maar juist een "overvloed aan data". In werkelijkheid bestaat oceaandata niet op zichzelf; het is uitgegroeid tot een alomvattend ecosysteem dat "observatie - teledetectie - modellering - assimilatie - intelligente analyse" omvat.

Waarom wordt de mariene wetenschap steeds afhankelijker van data?

In het verleden was de mensheid voornamelijk afhankelijk van onderzoeksschepen.boeienstationsen handmatige observaties om de oceaan te begrijpen. Hoewel deze aanpak een hoge precisie bood, had deze als nadeel een beperkte ruimtelijke dekking en lange observatiecycli.

Met de vooruitgang in satellietremote sensing, geautomatiseerde observatieplatforms, Argo-boeien, numerieke modellen en data-assimilatietechnologieën is oceaanobservatie vandaag de dag een echt 'Big Data'-tijdperk ingegaan. De kenmerkende eigenschappen hiervan kunnen worden samengevat als: enorme schaal, uitgebreide dekking, hoge snelheid en multidimensionale rijkdom.

• Het datavolume is gestegen van gigabytes (GB) naar petabytes (PB).
• De tijdsspanne is uitgebreid van slechts enkele decennia tot periodes van meer dan een eeuw.
• De ruimtelijke dekking omvat nu de gehele wereldzee.
• De waargenomen parameters omvatten meerdere dimensies, waaronder de temperatuur van het zeeoppervlak, het zoutgehalte en de oceaanstromingen.golvenwindvelden, chlorofylconcentraties, zeeijs en meer.

Tegelijkertijd blijft de resolutie van de gegevens verbeteren: waar mondiale oceaanmodellen historisch gezien een gangbare resolutie van 1° hadden, evolueren ze nu naar een resolutie van 1/12°, of zelfs subkilometerschaal. Ons vermogen om fijnmazige oceaanstructuren te bestuderen – zoals mesoschaalwervels, kustfronten en interne golven – heeft een niveau bereikt dat veel verder gaat dan wat voorheen mogelijk was.

In zekere zin verschuift de moderne mariene wetenschap momenteel van een "empirisch gedreven" paradigma naar een "datagedreven" paradigma.

Waar komen oceaangegevens voornamelijk vandaan?

Het wereldwijde ecosysteem voor oceaangegevens wordt gezamenlijk gevormd door internationale maritieme organisaties, meteorologische centra, satellietsystemen en nationale observatienetwerken over de hele wereld.

• NOAA (VS): Een van 's werelds belangrijkste bronnen van oceaangegevens, die een reeks gratis, openbaar toegankelijke en langetermijn historische gegevensproducten levert, waaronder de NCEP/NCAR-reanalyse, ICOADS-observatiegegevens, AVHRR-gegevens over de zeewateroppervlaktetemperatuur en het wereldwijde GFS-voorspellingssysteem.
• Europa (ECMWF & ESA): De ERA5-reanalysegegevens van ECMWF zijn de belangrijkste bron van atmosferische forceringgegevens geworden voor onderzoek naar interactie tussen lucht en zee; de ​​Sentinel-satellietreeks van ESA biedt aanzienlijke voordelen op het gebied van SAR-teledetectie, zeer nauwkeurige observatie van het zeeoppervlak en monitoring van zee-ijs.
• Azië (JMA): De COBE-SST-gegevens van het Japanse Meteorologische Agentschap (JMA) worden veelvuldig gebruikt in onderzoek naar het klimaat in de noordwestelijke Stille Oceaan, ENSO en Oost-Azië.

Welke soorten oceaandata bestaan ​​er?

Moderne oceaandata worden hoofdzakelijk in vier categorieën ingedeeld:bathymetrische gegevens, gegevens van teledetectie, gegevens van waarnemingen ter plaatse en heranalysegegevens.

Bathymetrische gegevens van de zeebodem

Dit vormt de basis voor al het oceanografisch onderzoek. Als men numerieke oceaanmodellering zou vergelijken met "het bouwen van een gebouw", dan zou bathymetrie – de diepte en topografie van de oceaanbodem – als "fundament" dienen. De meest klassieke wereldwijde bathymetrische datasets zijn ETOPO en GEBCO; de laatste is uitgegroeid tot de internationaal erkende standaard basiskaart voor de topografie van de zeebodem.

Gegevens van satellietremote sensing

Dit vormt de "hoofdkracht" in moderne oceaanobservatie. De belangrijkste voordelen liggen in de uitgebreide ruimtelijke dekking, de snelle updatefrequentie en de mogelijkheid tot gelijktijdige wereldwijde observatie.

• Zeewateroppervlaktetemperatuur (SST): Datasets zoals MODIS, AVHRR en OISST worden veelvuldig gebruikt in onderzoek naar ENSO, mariene hittegolven, de Kuroshio-stroom en visserijvoorspellingen.
• Windvelden aan het zeeoppervlak: Deze gegevens, die voornamelijk afkomstig zijn van scatterometer-satellieten (zoals ASCAT, SeaWinds en de Chinese HY-2-serie), zijn cruciaal voor onderzoek naar tyfoons, door wind veroorzaakte golven en interacties tussen lucht en zee.
• Zeehoogte (SSH): Altimetersatellieten, zoals TOPEX/Poseidon, Jason en HY-2A, monitoren variaties in het zeeniveau, mesoschaalwervels en de koers van de Kuroshio-stroom.
• Synthetische apertuurradar (SAR): SAR kenmerkt zich door zijn vermogen om onder alle weersomstandigheden en gedurende de hele dag te werken, en door een hoge resolutie. Hierdoor kan SAR zelfs 's nachts of onder een wolkendek informatie over het zeeoppervlak verkrijgen. Het wordt veelvuldig toegepast bij de monitoring van zeeijs, olievlekken, binnengolven, oceaangolven en schepen.

In-situ observatiegegevens

Hoewel de ruimtelijke dekking beperkt is in vergelijking met teledetectie, bieden deze gegevens de hoogste mate van nauwkeurigheid en dienen ze als een essentiële maatstaf voor al het oceanografisch onderzoek.

• Argo-boeien: Deze boeien functioneren als geautomatiseerde CTD's (Central Thermal Depression) en drijven door de oceanen. Ze dalen en stijgen periodiek om automatisch temperatuur, zoutgehalte en druk te meten en de gegevens in realtime terug te sturen. De duizenden Argo-boeien die momenteel wereldwijd in gebruik zijn, vormen samen het grootste oceaanobservatienetwerk in de geschiedenis van de mensheid.
• CTD-waarnemingen: Deze blijven de "standaarduitrusting" bij oceanografische onderzoeken en leveren zeer nauwkeurige profielen van temperatuur en zoutgehalte.

Waar gaat de toekomst van oceaandata naartoe?

De toekomstige koers van de ontwikkeling van oceaandata is duidelijk en vastberaden:

• Hogere resolutie: Van een resolutie op kilometerschaal naar een resolutie op honderd meterschaal.
• Verbeterde realtime mogelijkheden: Geleidelijke opbouw van een alomvattend "realtime oceaan"-systeem.
• Multisource Fusion: het integreren van satellieten, boeien, numerieke modellen, onbemande platforms en AI om gezamenlijk te functioneren.
• Intelligentie: Kunstmatige intelligentie is diep verankerd in de mariene wetenschap en omvat AI-gestuurde oceaanvoorspellingen, reconstructie van ontbrekende gegevens, detectie van wervelingen, het ophalen van gegevens via teledetectie en meer.

De mariene wetenschap betreedt een geheel nieuw tijdperk:

| Big Data over de oceaan + Kunstmatige Intelligentie = De kernmotor van toekomstig oceaanonderzoek

Wij zijn er stellig van overtuigd dat de ware waarde van data schuilt in de efficiënte verwerving, de grondige interpretatie en de intelligente toepassing ervan.

Ik kijk ernaar uit om met u in gesprek te gaan en de gesprekken verder uit te diepen.