“数字青岛”的建设离不开海洋领域的数字化进程。海洋中的奥秘和变化如何影响全球气候?海洋数字化又如何推动城市的进步和发展?这些问题的答案需要通过持续的研究和探索来揭示,而海洋大数据正是这一探索过程中的重要支柱。
最近,中国科学院海洋研究所的海洋大数据中心迎来了新的进展。该中心的核心平台“海洋科学领域云平台”已上线试运行,推出了超过四百套共享数据集以及十余项海洋大数据与人工智能应用产品。这个平台致力于实现“数据认知、预知海洋”的目标,推动海洋数据的开放共享与高效利用,助力海洋科学研究,保障海洋环境安全,服务社会经济发展。
实时接收海洋观测网数据 数据资源池总量达242TB
青岛市政府办公厅发布的《数字青岛2021年行动方案》提出,要发展智慧海洋,建设海洋大数据中心,打造一个具有国际影响力的海洋人工智能与大数据协同创新平台。建设海洋大数据中心的基础在于“数据”。作为认识海洋的重要基础工作之一,中国科学院海洋研究所在成立之初就展开了海洋调查工作。经过多年努力,他们构建了一个集卫星遥感、无人机、科考船、水下移动观测、西太平洋潜标观测网、远洋浮标观测网和岸基野外观测站于一体的“空天海地”一体化海洋综合观测网络,实现了海洋观测数据的实时传输。目前,这些观测数据已经实时汇聚到海洋大数据中心,该中心的数据资源池总量已达到约242TB,涵盖了海洋水文、气候、生物、化学、声学、地形地貌等多种类型的数据。
如此大量的数据如何发挥作用?数据传输从“录播”转变为“直播”有何意义?中国科学院海洋研究所海洋大数据中心副主任冯立强以对浒苔的平面化监测为例,介绍了海洋大数据中心对青岛远洋生态灾害预警的支持作用。海洋大数据中心通过融合现场观测、卫星遥感和数值模型等数据,提供浒苔的发生、发展和消亡全过程的监测信息服务,不仅帮助青岛及时掌握浒苔的发展态势,加强预防和控制措施,还促成了去年在江苏的早期防控。据统计,2020年青岛浒苔的总量和上岸量都有显著减少,浒苔的整体处理费用比2019年减少了6000多万元。
“海洋大数据中心的数据主要来源于科考船调查、定点观测、卫星遥感、海洋数值模型和再分析资料等。今年6月,我们将建设启用卫星地面接收站,接收更多国内外高分辨率卫星遥感数据。”冯立强表示,与此同时,还将建立“两洋一海”超高分辨率三维动力场数值模型,整合实时观测数据,研发高精度再分析数据集产品,不断丰富和完善海洋大数据中心的数据资源池。
400余套数据集全球共享 10余项人工智能产品辅助决策
“智慧海洋”是海洋管理的一种信息化手段,是通过信息主导提升海洋治理能力的重要手段,也是建设全球海洋中心城市的关键基础设施。借助海量数据,海洋大数据中心现已上线了400多套数据集,集成500多种海洋与大气科学数据工具,面向海洋领域用户提供了数据资源管理和共享、交互式数据分析等服务,促进了海洋科学研究的发展。此外,中心自主开发了10多项海洋大数据与人工智能应用产品,通过分析海洋运行规律,预测未来发展趋势,建立预测和应对机制,服务国家海洋健康可持续发展。
例如,中国科学院海洋研究所的王凡团队、张荣华团队和中国科学院大气物理研究所的朱江团队根据对西太平洋暖池结构的理解和变异机理的掌握,在气候预报模型中加入了海洋盐度模块,发展出一种新型气候变化预报系统。该系统在保证准确性的同时,将厄尔尼诺事件的有效预报时间提前至半年甚至更早。
海洋研究所的尹宝树研究员团队建立了高精度的西太平洋及中国远洋海流模型,基于该模型对2018年“桑吉号”溢油轨迹进行了精确预测,分析结果已被国务院办公厅采纳。团队成员杨德周研究员表示,目前研究团队正在针对日本核废水排放后的扩散路径进行研究和预测。
副研究员冯兴如介绍,尹宝树团队还结合海洋大数据中心建立了精细化的风暴潮—近岸浪—天文潮耦合漫堤预报决策支持系统。该系统能够实时展示台风的运动路径和强度,提供台风登陆前36至96小时的辅助分析报告,发布不同区域、不同时刻的漫堤预警信息,计划在山东省推广应用。
“目前,海洋大数据中心的海量数据及开发的海洋大数据与人工智能应用产品,在我国远洋生态灾害、溢油、风暴潮灾害预警服务等方面提供了决策支持和有效支撑。”冯立强表示,下一步将继续建设海洋人工智能应用、数据产品研发和数据服务平台,开发具有普适性、综合性和示范性的数据产品,面向国家环境安全、政府决策和海洋科研需求,构建结构完善、功能先进的海洋人工智能与大数据服务业务化云平台,服务于海洋科技创新发展,推动海洋科学事业的进步。