“數(shù)字青島”建設(shè)中，海洋領(lǐng)域的數(shù)字化不可或缺。

地球表面的71%被水所覆蓋，其中96.54%的液態(tài)水存在于海洋中。然而，海洋中95%的水域尚未被探索過，人類對海洋的認(rèn)識遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如火星。

深海中有什么？海水是如何流動的？海洋變化何以影響著全球的天氣和氣候？照亮浩瀚未知的海洋內(nèi)部，破譯神秘變幻的海洋密碼，離不開持續(xù)不斷的探索和研究，而海洋大數(shù)據(jù)就是這種探索和研究的堅(jiān)強(qiáng)后盾。

近日，中國科學(xué)院海洋研究所海洋大數(shù)據(jù)中心再迎重大進(jìn)展，該中心核心平臺“海洋科學(xué)領(lǐng)域云平臺”上線試運(yùn)行，目前已推出百余套共享數(shù)據(jù)集、10余項(xiàng)海洋大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用產(chǎn)品，正以“數(shù)據(jù)認(rèn)知、預(yù)知海洋”為宗旨，推動海洋數(shù)據(jù)的開放共享與高效利用，助力海洋科學(xué)前沿研究，保障海洋環(huán)境安全，服務(wù)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

實(shí)時接收海洋觀測網(wǎng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)資源池總量達(dá)242TB

海洋大數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)是“數(shù)據(jù)”。作為認(rèn)識海洋的重要基礎(chǔ)性工作之一，海洋所在1950年成立伊始即不斷開展海洋調(diào)查工作，70多年來，構(gòu)建了基于衛(wèi)星遙感、無人機(jī)、科考船、水下移動觀測、西太平洋潛標(biāo)觀測網(wǎng)、近海浮標(biāo)觀測網(wǎng)、岸基野外觀測臺站組成的海岸帶-近海-大洋“空天海地”一體化海洋綜合觀測網(wǎng)絡(luò)，該觀測網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了海洋觀測數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸。目前，觀測數(shù)據(jù)已實(shí)現(xiàn)實(shí)時匯聚到海洋大數(shù)據(jù)中心，該中心的數(shù)據(jù)資源池總量已達(dá)到約242TB，涵蓋海洋水文、氣象、生物、化學(xué)、聲學(xué)、地形地貌等多類型。

中科院海洋所海洋大數(shù)據(jù)中心副主任馮立強(qiáng)介紹說，海洋大數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)主要來自科考船調(diào)查、定點(diǎn)觀測、衛(wèi)星遙感、海洋數(shù)值模式和再分析資料等。從科考船調(diào)查來看，海洋所自建所以來先后擁有20余艘科學(xué)考察船，積累了豐富的海洋科學(xué)考察數(shù)據(jù)。 “金星”號、“科學(xué)一號”等大多數(shù)科考船已經(jīng)退役，如今，以 “科學(xué)”號為旗艦、“創(chuàng)新”號、“科學(xué)三號”為代表的科考船隊(duì)奮斗在近海大洋，每年開展航次10余個，數(shù)量在國內(nèi)處于第一梯隊(duì)。2015年，海洋所牽頭組建中國科學(xué)院海洋科考船隊(duì)，統(tǒng)籌調(diào)配管理院內(nèi)“科學(xué)”“實(shí)驗(yàn)”“探索”“創(chuàng)新”4個系列12艘科考船，更加有力地推動了海洋科考能力和數(shù)據(jù)獲取的跨越式提升。

而在定點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)來源方面，海洋所牽頭建設(shè)的“四站四網(wǎng)”海洋野外觀測網(wǎng)絡(luò)——膠州灣站、黃河口站、牟平站、長江口站，及黃海浮標(biāo)觀測網(wǎng)、東海浮標(biāo)觀測網(wǎng)、西太平洋潛標(biāo)觀測網(wǎng)、渤海與北黃海區(qū)域觀測網(wǎng)，是國際上最大規(guī)模的“空天海地”一體化綜合立體觀測網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了從中國近海向大洋深處的覆蓋。其中，近海長期觀測數(shù)據(jù)已累計長達(dá)30年，西太深海潛標(biāo)觀測數(shù)據(jù)自2016年以來實(shí)現(xiàn)了實(shí)時傳輸。

“今年6月份，我們還將建設(shè)啟用衛(wèi)星地面接收站，接收更加多源的國際國內(nèi)高分辨衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。” 馮立強(qiáng)介紹說，與此同時，建立“兩洋一海”超高分辨三維動力場數(shù)值模式，同化實(shí)時觀測資料，研發(fā)高精度再分析數(shù)據(jù)集產(chǎn)品，不斷豐富完善海洋大數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)資源池。

400余套數(shù)據(jù)集全球共享，10余項(xiàng)人工智能產(chǎn)品輔助決策

以海量海洋科學(xué)數(shù)據(jù)資源為支撐 ，海洋大數(shù)據(jù)中心如今已上線數(shù)據(jù)集400余套。同時，立足基礎(chǔ)研究等優(yōu)勢，自主開發(fā)了10余項(xiàng)海洋大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用產(chǎn)品，面向海洋領(lǐng)域用戶提供數(shù)據(jù)資源管理與共享、交互式數(shù)據(jù)分析、輔助決策等服務(wù)。

“2020年底，海洋大數(shù)據(jù)中心通過新版門戶網(wǎng)站首次發(fā)布了特色數(shù)據(jù)產(chǎn)品5套，包括全球海洋溫度格點(diǎn)數(shù)據(jù)集、全球海洋鹽度數(shù)據(jù)集、全球海洋層結(jié)數(shù)據(jù)集、全球海洋熱含量數(shù)據(jù)集、基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的全球海洋表層二氧化碳分壓數(shù)據(jù)集。”馮立強(qiáng)說，除此之外，還發(fā)布了高質(zhì)量的全球海洋現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)集，涵蓋1985年至今的上千萬條海洋溫度、鹽度觀測數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的開放共享推動了海洋科學(xué)前沿研究，例如，今年年初，包括海洋所在內(nèi)的全球14家單位學(xué)者聯(lián)合發(fā)布了國際第一份涵蓋2020整年的全球海洋環(huán)境變化研究報告。報告顯示，2020年海洋升溫持續(xù)，成為有現(xiàn)代海洋觀測記錄以來海洋最暖的一年，亟需采取有效措施來保護(hù)海洋。

據(jù)介紹，“海洋科學(xué)領(lǐng)域云平臺”近日上線試運(yùn)行時，再次上線船基調(diào)查數(shù)據(jù)集353套、定點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)集59套、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)6套及再分析數(shù)據(jù)產(chǎn)品、國際共享數(shù)據(jù)集10余套。同時，集成海洋與大氣科學(xué)數(shù)據(jù)軟件工具500余套，為海洋領(lǐng)域用戶提供了更多數(shù)據(jù)資源和在線分析工具。

當(dāng)然，打造數(shù)字海洋、智慧海洋，不僅僅要對海洋數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分類整編，更重要的是面向國家、政府、企業(yè)、大眾等領(lǐng)域的目標(biāo)用戶需求，打造海洋大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用產(chǎn)品，探尋海洋的運(yùn)行規(guī)律，預(yù)測未來的發(fā)展趨勢變化，建立預(yù)測及應(yīng)對模式，服務(wù)國家海洋健康可持續(xù)發(fā)展。

例如，中科院海洋所王凡團(tuán)隊(duì)根據(jù)對西太平洋暖池結(jié)構(gòu)的認(rèn)識、變異機(jī)理的把握，在氣候預(yù)報模式中加入了海洋鹽度模塊，發(fā)展出了新型的氣候變化預(yù)報系統(tǒng)（IOCAS ICM），在保證準(zhǔn)確率的同時，把厄爾尼諾事件有效預(yù)報時間提前到半年甚至更早。

海洋所尹寶樹研究員團(tuán)隊(duì)建立了高精度西太及中國近海的海流模式，基于該模式對2018年“桑吉號”溢油軌跡進(jìn)行了準(zhǔn)確預(yù)測，分析結(jié)果被國辦采用。團(tuán)隊(duì)成員海洋所研究員楊德周介紹說，目前，研究團(tuán)隊(duì)正針對日本核廢水排到大海以后的擴(kuò)散途徑進(jìn)行研究預(yù)判。

團(tuán)隊(duì)成員海洋所副研究員馮興如告訴記者，尹寶樹團(tuán)隊(duì)還聯(lián)合海洋大數(shù)據(jù)中心建立了精細(xì)化的風(fēng)暴潮-近岸浪-天文潮耦合漫堤預(yù)報決策支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)時展示臺風(fēng)運(yùn)移的路徑、強(qiáng)度等，實(shí)現(xiàn)臺風(fēng)登陸前36-96小時自動生成輔助分析報告，提供不同區(qū)域、不同時刻的漫提預(yù)警信息，計劃在山東推廣使用。

“目前，海洋大數(shù)據(jù)中心已開發(fā)海洋大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用產(chǎn)品10余項(xiàng)，在我國近海生態(tài)災(zāi)害、溢油、風(fēng)暴潮災(zāi)害預(yù)警服務(wù)等方面提供輔助決策和有效支撐。” 馮立強(qiáng)介紹說，下一步，還將繼續(xù)建設(shè)海洋人工智能應(yīng)用、數(shù)據(jù)產(chǎn)品研發(fā)、數(shù)據(jù)服務(wù)等平臺，不斷研發(fā)集成海洋科學(xué)數(shù)據(jù)管理和分析應(yīng)用工具，開發(fā)具有普適性、綜合性和示范性的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，面向國家環(huán)境安全、政府決策和海洋科研需求，構(gòu)建結(jié)構(gòu)完善、功能先進(jìn)的海洋人工智能與大數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)化云平臺，服務(wù)于海洋科技創(chuàng)新發(fā)展，推動海洋科學(xué)事業(yè)的發(fā)展。（青島日報/觀海新聞記者  李勛祥）

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