Oceanul acoperă aproximativ 71% din suprafața Pământului. De la prognozarea traiectoriei taifunurilor și dezvoltarea fermelor marine până la asigurarea navigației maritime sigure și atenuarea dezastrelor marine - și extinzându-se chiar la cercetarea schimbărilor climatice globale - practic fiecare cercetare științifică marină modernă se bazează pe o resursă critică: datele oceanice.

Pentru cei care abia intră în domeniul marin, adevărata provocare nu este adesea „lipsa datelor”, ci mai degrabă „supraabundența de date”. În realitate, datele oceanice nu există izolat; în schimb, ele au evoluat într-un ecosistem cuprinzător care cuprinde „observare-teledetecție-modelare-asimilare-analiză inteligentă”.

De ce devine știința marină din ce în ce mai dependentă de date?

În trecut, omenirea se baza în principal pe nave de cercetare,stații de balizeși observații manuale pentru a înțelege oceanul. Deși această abordare oferea o precizie ridicată, suferea de o acoperire spațială limitată și de cicluri lungi de observare.

Astăzi, odată cu progresele înregistrate în teledetecția prin satelit, platformele de observare automată, plutitoarele Argo, modelele numerice și tehnologiile de asimilare a datelor, observarea oceanelor a intrat într-o adevărată eră a „Big Data”. Caracteristicile sale definitorii pot fi rezumate ca: scară masivă, acoperire extinsă, viteză mare și bogăție multidimensională.

• Volumul de date a crescut de la nivelul gigabyte (GB) la nivelul petabyte (PB).
• Aria de aplicare temporală s-a extins de la doar decenii la perioade care depășesc un secol.
• Acoperirea spațială cuprinde acum întregul ocean global.
• Parametrii observați acoperă mai multe dimensiuni, inclusiv temperatura suprafeței mării, salinitatea, curenții oceanici,valuri, câmpuri eoliene, concentrații de clorofilă, gheață marină și multe altele.

În același timp, rezoluția datelor continuă să se îmbunătățească - în timp ce modelele oceanice globale au avut în mod tradițional o rezoluție comună de 1°, acestea avansează acum spre o rezoluție de 1/12° sau chiar la scară subkilometrică. Capacitatea noastră de a studia structurile oceanice la scară fină - cum ar fi vârtejurile de mezoscală, fronturile de coastă și valurile interne - a atins un nivel mult peste ceea ce era posibil anterior.

Într-un fel, știința marină modernă trece în prezent de la o paradigmă „condusă empiric” la una „bazată pe date”.

De unde provin în principal datele oceanice?

Ecosistemul global de date oceanice este constituit colectiv din organizații marine internaționale, centre meteorologice, sisteme de sateliți și rețele naționale de observare din întreaga lume.

• NOAA (SUA): Una dintre cele mai importante surse de date oceanice din lume, oferind o suită de produse de date istorice gratuite, cu acces liber și pe termen lung, inclusiv reanaliza NCEP/NCAR, înregistrările observaționale ICOADS, datele AVHRR privind temperatura suprafeței mării și sistemul global de prognoză GFS.
• Europa (ECMWF și ESA): Datele de reanaliză ERA5 ale ECMWF au devenit cea mai importantă sursă de date privind forțarea atmosferică pentru cercetarea interacțiunii aer-mare; seria de sateliți Sentinel a ESA demonstrează avantaje semnificative în teledetecția SAR, observarea de înaltă precizie a suprafeței mării și monitorizarea gheții marine.
• Asia (JMA): Datele COBE-SST ale Agenției Meteorologice Japoneze (JMA) sunt utilizate pe scară largă în cercetările privind Pacificul de Nord-Vest, ENSO și clima Asiei de Est.

Ce tipuri de date oceanice există?

Datele oceanice moderne sunt clasificate în principal în patru tipuri principale:date batimetrice, date de teledetecție, date de observare in situ și date de reanaliză.

Date batimetrice pe fundul mării

Aceasta constituie fundamentul tuturor cercetărilor oceanografice. Dacă am compara modelarea numerică a oceanului cu „construirea unei clădiri”, atunci batimetria – adâncimea și topografia fundului oceanului – ar servi drept „fundament”. Cele mai clasice seturi de date batimetrice globale includ ETOPO și GEBCO; acesta din urmă a devenit harta de bază standard recunoscută la nivel internațional pentru topografia fundului mării.

Date de teledetecție prin satelit

Aceasta servește drept „forță principală” în observarea oceanică modernă. Avantajele sale cheie constau în acoperirea spațială extinsă, frecvența rapidă de actualizare și capacitatea de observare globală simultană.

• Temperatura suprafeței mării (SST): Seturi de date precum MODIS, AVHRR și OISST sunt utilizate pe scară largă în cercetările care implică ENSO, valurile de căldură marine, curentul Kuroshio și prognoza pescuitului.
• Câmpuri de vânt la suprafața mării: Derivate în principal de la sateliții scatterometri (de exemplu, ASCAT, SeaWinds și seria HY-2 din China), aceste date sunt cruciale pentru studii privind taifunurile, valurile generate de vânt și interacțiunile aer-mare.
• Înălțimea suprafeței mării (SSH): Sateliții altimetrici - cum ar fi TOPEX/Poseidon, Jason și HY-2A - monitorizează variațiile nivelului mării, vârtejurile mezoscale și traiectoria curentului Kuroshio.
• Radar cu apertură sintetică (SAR): Caracterizat prin capacități de detectare a suprafeței mării, a întregii zile și de înaltă rezoluție, SAR poate obține informații despre suprafața mării chiar și noaptea sau sub nori. Este utilizat pe scară largă în monitorizarea gheții marine, a scurgerilor de petrol, a valurilor interne, a valurilor oceanice și a navelor maritime.

Date de observare in situ

Deși acoperirea spațială este limitată în comparație cu teledetecția, aceste date oferă cel mai înalt nivel de precizie și servesc drept punct de referință vital pentru toate cercetările oceanografice.

• Geamanduri Argo: Funcționând ca niște „CTD-uri automate” care plutesc în derivă prin oceanul global, aceste geamanduri coboară și urcă periodic pentru a măsura automat temperatura, salinitatea și presiunea, transmițând datele înapoi în timp real. Miile de geamanduri Argo desfășurate în prezent în întreaga lume constituie împreună cea mai mare rețea de observare a oceanelor din istoria omenirii.
• Observații CTD: Acestea rămân „echipamentul standard” în studiile oceanografice, oferind profiluri de înaltă precizie ale temperaturii și salinității.

Încotro se îndreaptă viitorul datelor oceanice?

Traiectoria viitoare a dezvoltării datelor oceanice este clară și hotărâtă:

• Rezoluție superioară: Trecerea de la rezoluția kilometrică la cea de o sută de metri.
• Capacități îmbunătățite în timp real: Stabilirea treptată a unui sistem cuprinzător de tip „ocean în timp real”.
• Fuziune multi-sursă: Integrarea sateliților, a balizelor, a modelelor numerice, a platformelor fără pilot și a inteligenței artificiale pentru a opera împreună.
• Inteligența artificială a devenit profund înrădăcinată în știința marină - cuprinzând prognoza oceanică bazată pe inteligență artificială, reconstrucția datelor lipsă, detectarea vârtejurilor, recuperarea prin teledetecție și multe altele.

Știința marină intră într-o eră complet nouă:

| Big Data oceanică + Inteligența artificială = Motorul central al cercetării oceanice a viitorului

Credem cu tărie că adevărata valoare a datelor constă în achiziția lor eficientă, interpretarea profundă și aplicarea inteligentă.

Aștept cu nerăbdare să comunic cu dumneavoastră pentru o discuție mai aprofundată.