如何共享关于海洋的海量数据?

一项具有前景的中欧合作有望打开一片信息共享的海洋。

An autonomous ocean glider collecting data at the Great Barrier Reef

一架自主海洋滑翔机在大堡礁收集数据。图片来源:Suzanne Long / Alamy

人们常说,我们对外太空的了解比对深海的了解还要多。海洋科学家正在努力改变这种状况。近年来,用于感测、解释和模拟海洋环境的技术变得越来越强大和普遍,安装和使用成本也逐步下降。装有传感器的智能浮标在水中随波荡漾,收集温度、盐度、光和噪声的数据。拖曳在船尾的灵敏的监听设备可以扫描周围水域中的生命迹象。而那些从科考船两侧抛出去的老式水桶和瓶子所收集的样本仍在水质监测过程中发挥着重要作用。

这些活动给海洋科学家带来了海量的数据,其中大部分是由世界各地的国家海洋部门或研究小组收集的。这些数据的质量差异很大,收集、存储、组织和排版方式也不尽相同。这就带来了一个问题。鉴于海洋是一种共享资源,且在环境、社会和经济等诸多方面变得越来越重要,因此,最好能将所有这些相互重叠、冲突和不兼容的数据流有效组织起来,或者至少要对它们进行更好地统筹,使其更易于访问。

英国:努力加强数据交流

海洋学家克莱尔·波斯特莱斯韦特(Clare Postlethwaite)负责海洋环境数据和信息网络(Marine Environmental Data and Information Network,简称MEDIN)在英国的协调工作。他说:“过去,海洋数据收集具有很强的地域性。人们收集不同领域的数据,而且有时对数据的占有欲非常强。如今,人们正大力推动将数据汇集到一个地方供用户查询。”

正是在这种推动下,MEDIN等开放数据平台应运而生。通过这类平台,学者、私人企业等不同类型的用户可以共享和使用数据,从而快速深入地了解问题,避免不必要的重复工作,提高研究质量。

MEDIN集合了海洋保护组织、可再生能源公司和政府机构等组织的力量,发布指南和标准,指导相关人员如何将数据(从海底调查和海浪高度记录到野生动物种群状况等各方面信息)提交到一系列经过认证的数据库中,以便其他人可以重复使用。其中一些标准涉及元数据,包括在何时何地通过何种方式收集信息。还有一些标准则是为了给有关各方查询这些研究结果提供便利。波斯特莱斯韦(Postlethwaite)说:“所谓数据在线可用,必须保证用户可以通过点击几个网页就能检索到结果。否则,这个过程就会变得非常令人沮丧。”

欧盟:海洋数据收集取得进展

此外,还有许多其他类型的开放式数据平台,它们中既有专业学科领域的(例如负责绘制海床图形的海洋测深学),又有按地理区域划分的。

欧洲海洋观测和数据网络(European Marine Observation and Data Network ,EMODnet)就是其中一个较为完善的区域平台。它是欧盟“海洋知识2020”(Marine Knowledge 2020)战略的重要组成部分,成员包括来自欧洲各地的约120家组织,整理、组织和共享了包括地质、海底栖息地和人类活动等七个海洋主题的数据。每个主题都有一个在线门户,可访问由本地、国家、地区和国际组织管理的一系列数据档案。通过这些门户,用户可以自由访问统一格式的观测报告、数据质量指标和处理过的数据产品(例如海盆地图)。

上个月,爱尔兰地质调查局局长柯恩·维尔布鲁根(Koen Verbruggen)在庆祝EMODnet成立十周年的网络研讨会上说:“在EMODnet成立前,各个项目、数据库、以及标准都是独立的……项目虽多,但是协同思考并不多。”

维尔布鲁根和他的同事会进行海底调查,并将结果记录在数据库中,用户可以从该数据库下载地质和测深数据。 “这或许有些难以置信,但获取我们数据的最简单方法其实是通过美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的国家地球科学数据中心。可是从欧洲的角度来看,这种方式并不是很理想。”而成为EMODnet组织成员能够帮助提供其他的访问方向,他:“我们必须把数据整合起来”。他还指出,EMODnet首次让那些规模较小的组织有机会以共享格式在线发布他们的数据。

A member of China's 36th expedition to Antarctica
中国南极考察队的一名工作人员在海上作业。图片来源:Liu Shiping / Alamy

EMODnet的目标之一是利用这些不同的数据源打造出有用的产品,供海事企业和其他企业使用。官员们说,通过降低成本,促进水产养殖、可再生能源和海洋旅游业等行业的发展,该项目将为欧洲海洋资源的可持续利用(即所谓的“蓝色经济”)奠定基础。

例如,EMODnet会每月绘制一份欧洲海上活动的“船只密度”地图,显示当月使用最频繁的海洋活动路线。根据项目组织者的说法,这些地图将为想要监测航运排放的科学家、需要确定管线和电缆最佳铺设路线的工程师、希望评估捕捞对海底影响的环保工作者以及计划建设海上风电场的公司提供帮助。

欧盟委员会海洋空间规划部门负责人费利克斯·莱因曼(Felix Leinemann)说:“随着海上经济活动的增加,特别是海上风能的大规模扩张,海洋空间不止非常宝贵,也承受着与日俱增的压力。在制定管理这些新活动的海上空间计划时,规划人员需要了解其他活动的地点和时间。这些全新的[船只密度]地图的可用性和互操作性可以为制定这些计划做出重要贡献。”

与中国开展合作

如今,EMODnet项目已经走出欧洲。就在今年早些时候,EMODnet宣布与中国国家海洋信息中心(NMDIS)合作,目的是开发使用标准并改善对中国海洋数据的国际访问渠道。

其科学目标之一就是研究并尽力改进中-欧洋流和沿海脆弱性数值模型的比对结果。这一伙伴关系还具有积极的政治意义,因为欧盟表示,这将“加强海洋治理关键领域的合作”,并“促进达成政治共识,集体应对全球海洋挑战”。

欧洲希望这个数据协作项目能够建立信任,并根据中欧在2018年签署的《关于为促进海洋治理、渔业可持续发展和海洋经济繁荣在海洋领域建立蓝色伙伴关系的宣言》建立牢固的工作关系。其目标之一就是提高渔业数据的透明度。

新冠疫情的爆发导致项目停滞不前。但在去年9月的一次会议上,欧盟环境、海事与渔业专员卡梅奴·维拉(Karmenu Vella)曾说:“我们应该利用我们的共同影响力在全球范围内发挥带头作用,并确保对海洋环境的保护和可持续利用。我们希望与中国的伙伴关系能够落到实处,并取得切实成果。”

翻译:Estelle