มหาสมุทรครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 71% ของพื้นผิวโลก ตั้งแต่การพยากรณ์เส้นทางพายุไต้ฝุ่นและการพัฒนาฟาร์มเลี้ยงสัตว์น้ำ ไปจนถึงการรับประกันความปลอดภัยในการเดินเรือและการบรรเทาภัยพิบัติทางทะเล และขยายไปถึงการวิจัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก แทบทุกการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ทางทะเลสมัยใหม่ล้วนอาศัยทรัพยากรที่สำคัญอย่างหนึ่ง นั่นคือ ข้อมูลเกี่ยวกับมหาสมุทร

สำหรับผู้ที่เพิ่งเริ่มต้นในสาขาวิทยาศาสตร์ทางทะเล ความท้าทายที่แท้จริงมักไม่ใช่ “การขาดแคลนข้อมูล” แต่เป็น “ข้อมูลล้นเหลือ” ในความเป็นจริง ข้อมูลเกี่ยวกับมหาสมุทรไม่ได้อยู่โดดเดี่ยว แต่ได้พัฒนาไปสู่ระบบนิเวศที่ครอบคลุม ซึ่งประกอบด้วย “การสังเกต การสำรวจระยะไกล การสร้างแบบจำลอง การบูรณาการ และการวิเคราะห์อย่างชาญฉลาด”

เหตุใดวิทยาศาสตร์ทางทะเลจึงพึ่งพาข้อมูลมากขึ้นเรื่อยๆ?

ในอดีต มนุษยชาติพึ่งพาเรือวิจัยเป็นหลักสถานีทุ่นและการสังเกตด้วยตนเองเพื่อทำความเข้าใจมหาสมุทร แม้ว่าวิธีการนี้จะให้ความแม่นยำสูง แต่ก็มีข้อเสียคือขอบเขตการครอบคลุมเชิงพื้นที่จำกัดและรอบการสังเกตที่ยาวนาน

ในปัจจุบัน ด้วยความก้าวหน้าในการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียม แพลตฟอร์มการสังเกตการณ์อัตโนมัติ ทุ่นลอย Argo แบบจำลองเชิงตัวเลข และเทคโนโลยีการบูรณาการข้อมูล การสังเกตการณ์มหาสมุทรได้เข้าสู่ยุค "บิ๊กดาต้า" อย่างแท้จริง ลักษณะเด่นของบิ๊กดาต้าสามารถสรุปได้ดังนี้: ขนาดใหญ่มาก ครอบคลุมพื้นที่กว้างขวาง ความเร็วสูง และความหลากหลายมิติ

• ปริมาณข้อมูลเพิ่มขึ้นจากระดับกิกะไบต์ (GB) เป็นระดับเพตาไบต์ (PB)
• ขอบเขตเวลาได้ขยายจากเพียงไม่กี่ทศวรรษไปสู่ช่วงเวลาที่ยาวนานกว่าหนึ่งศตวรรษ
• ปัจจุบันขอบเขตการครอบคลุมทางภูมิศาสตร์ครอบคลุมมหาสมุทรทั่วโลกแล้ว
• พารามิเตอร์ที่สังเกตได้ครอบคลุมหลายมิติ รวมถึงอุณหภูมิพื้นผิวทะเล ความเค็ม และกระแสน้ำในมหาสมุทรคลื่นรวมถึงลักษณะทิศทางลม ความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์ น้ำแข็งในทะเล และอื่นๆ อีกมากมาย

ในขณะเดียวกัน ความละเอียดของข้อมูลก็ดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยแบบจำลองมหาสมุทรทั่วโลกในอดีตมีความละเอียดทั่วไปอยู่ที่ 1 องศา แต่ปัจจุบันกำลังพัฒนาไปสู่ความละเอียด 1/12 องศา หรือแม้กระทั่งระดับต่ำกว่ากิโลเมตร ความสามารถของเราในการศึกษาโครงสร้างมหาสมุทรในระดับละเอียด เช่น กระแสน้ำวนขนาดกลาง แนวปะทะชายฝั่ง และคลื่นภายใน ได้ก้าวไปไกลกว่าที่เคยเป็นไปได้มาก

ในแง่หนึ่ง วิทยาศาสตร์ทางทะเลสมัยใหม่กำลังเปลี่ยนจากกระบวนทัศน์ที่ "ขับเคลื่อนด้วยประสบการณ์" ไปสู่กระบวนทัศน์ที่ "ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล"

ข้อมูลเกี่ยวกับมหาสมุทรส่วนใหญ่มาจากแหล่งใด?

ระบบนิเวศข้อมูลมหาสมุทรระดับโลกประกอบขึ้นจากองค์กรทางทะเลระหว่างประเทศ ศูนย์อุตุนิยมวิทยา ระบบดาวเทียม และเครือข่ายการสังเกตการณ์ระดับชาติทั่วโลก

• NOAA (สหรัฐอเมริกา): หนึ่งในแหล่งข้อมูลทางทะเลที่สำคัญที่สุดของโลก โดยให้บริการชุดผลิตภัณฑ์ข้อมูลทางประวัติศาสตร์ระยะยาวที่เข้าถึงได้ฟรีและเปิดกว้าง รวมถึงการวิเคราะห์ซ้ำ NCEP/NCAR, บันทึกการสังเกตการณ์ ICOADS, ข้อมูลอุณหภูมิพื้นผิวทะเล AVHRR และระบบพยากรณ์อากาศโลก GFS
• ยุโรป (ECMWF และ ESA): ข้อมูลการวิเคราะห์ซ้ำ ERA5 ของ ECMWF ได้กลายเป็นแหล่งข้อมูลแรงกระทำต่อบรรยากาศที่สำคัญที่สุดสำหรับการวิจัยปฏิสัมพันธ์ระหว่างอากาศและทะเล ในขณะที่ดาวเทียม Sentinel ของ ESA แสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญในการสำรวจระยะไกลด้วยเรดาร์ การสังเกตพื้นผิวทะเลที่มีความแม่นยำสูง และการตรวจสอบน้ำแข็งในทะเล
• เอเชีย (JMA): ข้อมูล COBE-SST ของสำนักงานอุตุนิยมวิทยาแห่งประเทศญี่ปุ่น (JMA) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยเกี่ยวกับมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ ปรากฏการณ์ ENSO และสภาพภูมิอากาศของเอเชียตะวันออก

ข้อมูลเกี่ยวกับมหาสมุทรมีกี่ประเภท?

ข้อมูลทางทะเลสมัยใหม่สามารถแบ่งออกเป็น 4 ประเภทหลักๆ ได้แก่:ข้อมูลความลึกของน้ำ ข้อมูลการสำรวจระยะไกล ข้อมูลการสังเกตการณ์ในพื้นที่ และข้อมูลการวิเคราะห์ซ้ำ.

ข้อมูลความลึกของพื้นทะเล

สิ่งนี้ถือเป็นรากฐานของการวิจัยทางสมุทรศาสตร์ทั้งหมด หากจะเปรียบเทียบการสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขของมหาสมุทรกับการ “สร้างอาคาร” แล้ว ข้อมูลความลึกและลักษณะภูมิประเทศของพื้นมหาสมุทร (bathymetry) ก็จะทำหน้าที่เป็น “รากฐาน” ชุดข้อมูลความลึกของมหาสมุทรระดับโลกที่เป็นที่ยอมรับมากที่สุด ได้แก่ ETOPO และ GEBCO โดยชุดข้อมูลหลังนี้ได้กลายเป็นแผนที่ฐานมาตรฐานระดับนานาชาติสำหรับลักษณะภูมิประเทศของพื้นทะเล

ข้อมูลการสำรวจระยะไกลจากดาวเทียม

นี่คือ “กำลังหลัก” ในการสังเกตการณ์มหาสมุทรสมัยใหม่ ข้อได้เปรียบที่สำคัญคือ การครอบคลุมพื้นที่กว้างขวาง ความถี่ในการอัปเดตข้อมูลที่รวดเร็ว และความสามารถในการสังเกตการณ์ทั่วโลกพร้อมกัน

• อุณหภูมิพื้นผิวทะเล (SST): ชุดข้อมูลต่างๆ เช่น MODIS, AVHRR และ OISST ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับ ENSO, คลื่นความร้อนในทะเล, กระแสน้ำคุโรชิโอ และการพยากรณ์การประมง
• ข้อมูลสนามลมบนผิวน้ำทะเล: ข้อมูลเหล่านี้ได้มาจากดาวเทียมวัดการกระเจิงของคลื่นเป็นหลัก (เช่น ASCAT, SeaWinds และดาวเทียม HY-2 ของจีน) ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาเกี่ยวกับพายุไต้ฝุ่น คลื่นที่เกิดจากลม และปฏิสัมพันธ์ระหว่างอากาศกับทะเล
• ระดับความสูงของผิวน้ำทะเล (SSH): ดาวเทียมวัดระดับความสูง เช่น TOPEX/Poseidon, Jason และ HY-2A ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำทะเล กระแสน้ำวนขนาดกลาง และเส้นทางของกระแสน้ำคุโรชิโอ
• เรดาร์สังเคราะห์รูรับแสง (SAR): มีคุณสมบัติเด่นคือ สามารถใช้งานได้ทุกสภาพอากาศ ตลอดทั้งวัน และมีความละเอียดสูง SAR สามารถเก็บข้อมูลพื้นผิวทะเลได้แม้ในเวลากลางคืนหรือใต้เมฆ มีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในการตรวจสอบน้ำแข็งในทะเล การรั่วไหลของน้ำมัน คลื่นภายใน คลื่นในมหาสมุทร และเรือเดินทะเล

ข้อมูลการสังเกตการณ์ในสถานที่จริง

แม้ว่าขอบเขตการครอบคลุมเชิงพื้นที่จะจำกัดเมื่อเทียบกับการสำรวจระยะไกล แต่ข้อมูลเหล่านี้มีความแม่นยำสูงสุดและเป็นเกณฑ์มาตรฐานที่สำคัญสำหรับการวิจัยทางสมุทรศาสตร์ทั้งหมด

• ทุ่นอาร์โก: ทำงานคล้ายกับ "เครื่องวัดอุณหภูมิ ความเค็ม และความดันแบบอัตโนมัติ" ที่ลอยอยู่ทั่วมหาสมุทรทั่วโลก ทุ่นเหล่านี้จะจมและลอยขึ้นเป็นระยะๆ เพื่อวัดอุณหภูมิ ความเค็ม และความดันโดยอัตโนมัติ และส่งข้อมูลกลับมาแบบเรียลไทม์ ทุ่นอาร์โกหลายพันลูกที่ติดตั้งอยู่ทั่วโลกในปัจจุบัน ประกอบกันเป็นเครือข่ายสังเกตการณ์มหาสมุทรขนาดใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์มนุษยชาติ
• การตรวจวัดด้วย CTD: อุปกรณ์นี้ยังคงเป็น "อุปกรณ์มาตรฐาน" ในการสำรวจทางสมุทรศาสตร์ โดยให้ข้อมูลรายละเอียดที่มีความแม่นยำสูงเกี่ยวกับอุณหภูมิและความเค็ม

อนาคตของข้อมูลทางทะเลจะมุ่งไปในทิศทางใด?

ทิศทางการพัฒนาข้อมูลทางทะเลในอนาคตนั้นชัดเจนและแน่วแน่:

• ความละเอียดสูงขึ้น: ก้าวจากความละเอียดระดับกิโลเมตรไปสู่ความละเอียดระดับร้อยเมตร
• เพิ่มประสิทธิภาพขีดความสามารถแบบเรียลไทม์: ค่อยๆ สร้างระบบ “มหาสมุทรแบบเรียลไทม์” ที่ครอบคลุมทุกด้าน
• การหลอมรวมข้อมูลจากหลายแหล่ง: การบูรณาการดาวเทียม ทุ่นลอยน้ำ แบบจำลองเชิงตัวเลข แพลตฟอร์มไร้คนขับ และปัญญาประดิษฐ์ เพื่อให้ทำงานร่วมกันได้อย่างลงตัว
• การนำปัญญาประดิษฐ์มาใช้: ปัญญาประดิษฐ์ได้เข้ามามีบทบาทอย่างลึกซึ้งในวิทยาศาสตร์ทางทะเล ครอบคลุมถึงการพยากรณ์มหาสมุทรด้วย AI การสร้างข้อมูลที่ขาดหายไปขึ้นใหม่ การตรวจจับกระแสน้ำวน การดึงข้อมูลจากระยะไกล และอื่นๆ อีกมากมาย

วิทยาศาสตร์ทางทะเลกำลังก้าวเข้าสู่ยุคใหม่:

| ข้อมูลขนาดใหญ่เกี่ยวกับมหาสมุทร + ปัญญาประดิษฐ์ = กลไกหลักของการวิจัยมหาสมุทรในอนาคต

เราเชื่อมั่นอย่างยิ่งว่า คุณค่าที่แท้จริงของข้อมูลอยู่ที่การได้มาซึ่งข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพ การตีความอย่างลึกซึ้ง และการนำไปใช้อย่างชาญฉลาด

หวังเป็นอย่างยิ่งที่จะได้พูดคุยกับคุณเพื่อเจาะลึกรายละเอียดเพิ่มเติม