Ocean pokriva približno 71 % zemeljske površine. Od napovedovanja poti tajfunov in razvoja morskih rančev do zagotavljanja varne pomorske plovbe in blaženja morskih nesreč – in vse do globalnih raziskav podnebnih sprememb – se praktično vsaka sodobna raziskava morske znanosti opira na en ključni vir: podatke o oceanih.

Za tiste, ki šele vstopajo v področje morja, pravi izziv pogosto ni »pomanjkanje podatkov«, temveč »preobilje podatkov«. V resnici podatki o oceanih ne obstajajo ločeno; namesto tega so se razvili v celovit ekosistem, ki zajema »opazovanje – daljinsko zaznavanje – modeliranje – asimilacijo – inteligentno analizo«.

Zakaj je morska znanost vse bolj odvisna od podatkov?

V preteklosti se je človeštvo zanašalo predvsem na raziskovalna plovila,postaje za bojein ročna opazovanja za razumevanje oceana. Čeprav je ta pristop ponujal visoko natančnost, je imel težave z omejeno prostorsko pokritostjo in dolgimi cikli opazovanja.

Danes je z napredkom na področju satelitskega daljinskega zaznavanja, avtomatiziranih opazovalnih platform, plovcev Argo, numeričnih modelov in tehnologij za asimilacijo podatkov opazovanje oceanov vstopilo v pravo dobo »velikih podatkov«. Njegove značilnosti lahko povzamemo kot: ogromen obseg, obsežna pokritost, visoka hitrost in večdimenzionalno bogastvo.

• Količina podatkov se je povečala z gigabajtov (GB) na petabajte (PB).
• Časovni obseg se je razširil z zgolj desetletij na razpone, ki presegajo stoletje.
• Prostorska pokritost zdaj zajema celoten svetovni ocean.
• Opazovani parametri zajemajo več dimenzij, vključno s temperaturo morske gladine, slanostjo, oceanskimi tokovi,valovi, vetrna polja, koncentracije klorofila, morski led in drugo.

Hkrati se ločljivost podatkov še naprej izboljšuje – medtem ko so globalni oceanski modeli v preteklosti imeli običajno ločljivost 1°, se zdaj približujejo ločljivosti 1/12° ali celo podkilometrskim skalam. Naša sposobnost preučevanja drobnomernih oceanskih struktur – kot so mezoskalni vrtinci, obalne fronte in notranji valovi – je dosegla raven, ki daleč presega tisto, kar je bilo prej mogoče.

V nekem smislu se sodobna morska znanost trenutno premika od "empirično vodene" paradigme k "podatkovno vodeni" paradigmi.

Od kod prihajajo predvsem podatki o oceanih?

Globalni ekosistem podatkov o oceanih skupaj sestavljajo mednarodne pomorske organizacije, meteorološki centri, satelitski sistemi in nacionalne opazovalne mreže po vsem svetu.

• NOAA (ZDA): Eden najpomembnejših virov podatkov o oceanih na svetu, ki ponuja nabor brezplačnih, odprtodostopnih in dolgoročnih zgodovinskih podatkovnih izdelkov – vključno s ponovno analizo NCEP/NCAR, opazovalnimi zapisi ICOADS, podatki o temperaturi morske površine AVHRR in globalnim napovednim sistemom GFS.
• Evropa (ECMWF in ESA): Podatki ponovne analize ERA5 ECMWF so postali najpomembnejši vir podatkov o atmosferskih silah za raziskave interakcije zrak-morje; serija satelitov Sentinel ESA kaže pomembne prednosti pri daljinskem zaznavanju SAR, visokonatančnem opazovanju morske gladine in spremljanju morskega ledu.
• Azija (JMA): Podatki COBE-SST Japonske meteorološke agencije (JMA) se pogosto uporabljajo v raziskavah podnebja severozahodnega Pacifika, ENSO in vzhodne Azije.

Katere vrste podatkov o oceanih obstajajo?

Sodobni podatki o oceanih so v glavnem razvrščeni v štiri glavne vrste:batimetrični podatki, podatki daljinskega zaznavanja, podatki opazovanja in situ in podatki ponovne analize.

Batimetrični podatki morskega dna

To predstavlja temelj vseh oceanografskih raziskav. Če bi numerično modeliranje oceanov primerjali z »gradnjo stavbe«, bi batimetrija – globina in topografija oceanskega dna – služila kot »temelj«. Med najbolj klasične globalne batimetrične nabore podatkov spadata ETOPO in GEBCO; slednji je postal mednarodno priznan standardni osnovni zemljevid za topografijo morskega dna.

Podatki satelitskega daljinskega zaznavanja

To služi kot »glavna sila« sodobnega opazovanja oceanov. Njegove ključne prednosti so široka prostorska pokritost, hitra posodabljanja in zmožnost hkratnega globalnega opazovanja.

• Temperatura morske površine (SST): Nabori podatkov, kot so MODIS, AVHRR in OISST, se pogosto uporabljajo v raziskavah, ki vključujejo ENSO, morske vročinski valove, Kuroshiov tok in napovedovanje ribištva.
• Polja vetra na morski površini: Ti podatki, ki jih pridobivajo predvsem sateliti za razprševanje (npr. ASCAT, SeaWinds in kitajska serija HY-2), so ključni za študije tajfunov, valov, ki jih povzroča veter, in interakcij med zrakom in morjem.
• Višina morske gladine (SSH): Višinomerni sateliti – kot so TOPEX/Poseidon, Jason in HY-2A – spremljajo spremembe morske gladine, mezoskalne vrtince in trajektorijo Kuroshiovega toka.
• Sintetični aperturni radar (SAR): Zanj so značilne zmogljivosti delovanja v vseh vremenskih razmerah, ves dan in visoke ločljivosti, zato lahko SAR pridobiva podatke o morski površini tudi ponoči ali pod oblačnostjo. Široko se uporablja pri spremljanju morskega ledu, razlitij nafte, notranjih valov, oceanskih valov in pomorskih plovil.

Podatki opazovanja na terenu

Čeprav je prostorska pokritost v primerjavi z daljinskim zaznavanjem omejena, ti podatki ponujajo najvišjo stopnjo natančnosti in služijo kot ključno merilo za vse oceanografske raziskave.

• Boje Argo: Te bojne boje, ki delujejo kot »avtomatski CTD-ji«, ki plujejo po svetovnem oceanu, se periodično spuščajo in dvigajo, da samodejno merijo temperaturo, slanost in tlak ter podatke posredujejo nazaj v realnem času. Na tisoče bojnih bojnih sistemov Argo, ki so trenutno nameščene po vsem svetu, skupaj predstavlja največje omrežje za opazovanje oceanov v človeški zgodovini.
• Opazovanja CTD: Ta ostajajo »standardna oprema« v oceanografskih raziskavah in zagotavljajo visoko natančne profile temperature in slanosti.

Kam vodi prihodnost podatkov o oceanih?

Prihodnja pot razvoja podatkov o oceanih je jasna in odločna:

• Višja ločljivost: Napredek od kilometrske do stometrske ločljivosti.
• Izboljšane zmogljivosti v realnem času: Postopna vzpostavitev celovitega sistema »ocean v realnem času«.
• Večvirna fuzija: Integracija satelitov, boj, numeričnih modelov, brezpilotnih platform in umetne inteligence za usklajeno delovanje.
• Inteligentizacija: Umetna inteligenca je postala globoko vpeta v morsko znanost – zajema napovedovanje oceanov, ki ga poganja umetna inteligenca, rekonstrukcijo manjkajočih podatkov, zaznavanje vrtincev, daljinsko zaznavanje in drugo.

Morska znanost vstopa v povsem novo dobo:

| Veliki podatki o oceanih + umetna inteligenca = osrednji motor prihodnjih raziskav oceanov

Trdno verjamemo, da je prava vrednost podatkov v njihovem učinkovitem pridobivanju, poglobljeni interpretaciji in inteligentni uporabi.

Veselim se pogovora z vami za poglobljen pogovor.