красота мира в каждом кадре

1. Ученые иногда шутят, что глубины Мирового океана изучены хуже, чем обратная сторона Луны. Это вполне правдивое утверждение: на сегодняшний день, по разным данным, Мировой океан изучен только на 2-5%.

2. На дне океанов существуют настоящие подводные реки, а точнее, случаи так называемого «холодного просачивания». Именно так называют участки, где сероводород, метан и другие углеводороды просачиваются через трещины на дне, смешиваются с морской водой, а затем неспешно движутся, подобно рекам. Причем слово «холодное» в названии этого феномена не означает, что жидкость в таких донных реках имеет температуру ниже, чем окружающая её морская вода. Зачастую температура бывает даже немного выше. Ученые считают, холодное просачивание приурочено к тектонически активным зонам океанов. Например, это явление зафиксировано в Японском желобе, где океаническая земная кора погружается под материковую.

3. Кроме подводных рек, в океане существуют также подводные водопады. Причем некоторые из них гораздо больше своих наземных сородичей. Всего на сегодняшний день известно 7 подобных водопадов. Причиной их возникновения становятся различия в температуре и солености разных участков океана и сложный рельеф морского дна. На границе акваторий с разными условиями и при наличии подводных склонов плотная вода стремится ко дну – заместить менее плотную воду. Самый большой из ныне известных подводных водопадов находится на дне Датского пролива, который разделяет Гренландию и Исландию. Его высота составляет приблизительно 4000 метров, и он перемешивает не менее 175 миллионов кубических футов воды.

4. Иногда в океане появляются «молочные моря». Такое «море» представляет собой обширный светящийся участок океана. Несмотря на то, что существует немало фотографий этого явления, точно не известно, как оно возникает. По одной из версий, «молочное море» появляется из-за люминесцентных бактерий Vibrio harveyi, которые создают продолжительное свечение на крупных участках океана.

5. Согласно исследованию, опубликованному в 2011 году в журнале PLOS Biology, в океане обитает около 2,2 миллиона видов организмов, из которых известно только около 194 400 видов.

6. Самая крупная рыба, обитающая в Мировом океане, – китовая акула. Отдельные особи этого вида имели длину 12,65 метра и достигали массы более 21,5 тонны. Сегодня китовые акулы обитают во всех тропических и умеренно-теплых морях. Но самый крупный обитатель Мирового океана, конечно же, синий кит. Его длина достигает 33 метров, а масса животного может превышать 150 тонн. В то же время самой маленькой рыбой в Мировом океане считается Schindleria brevipinguis, обитающая в коралловых лагунах Барьерного рифа. Рыбки этого вида могут достигать лишь 8,4 мм в длину.

7. На глубине более 1000 метров от поверхности океана, в зоне, куда не проникает солнечный свет и где мало пищи, обитают удивительные рыбы, зачастую с пугающим внешним видом. Из-за отсутствия света они имеют маленькие глаза (или вообще их не имеют), медленно плавают и никогда не гоняются за своей добычей, чтобы сохранить энергию в условиях с недостаточным количеством пищи. Эти рыбы просто ждут свою добычу или заманивают с помощью специальной «удочки». Большинство глубоководных рыб некрупные – крупным здесь не прокормиться, однако животы многих из них могут раздуваться, вмещая больше пищи, чем весит сама рыба. Наиболее распространенные глубоководные рыбы – гоностомовые и морские черти. А самой глубоководной рыбой признана абиссобротула, которая была обнаружена в желобе Пуэрто-Рико на глубине 8370 метров.

8. Известны случаи, когда в океане образовывалось «ложное дно». Впервые о нем узнали в 1942 году, когда несколько специалистов по акустическому зондированию обнаружили в океане на глубине 300-450 метров странную, отражающую звуковые волны прослойку. Позже было обнаружено, что ночью этот неизведанный слой поднимался к поверхности моря, а днем – опускался на глубину. Тогда-то стало ясно, что «ложное дно» может быть образовано живыми организмами, которые избегают дневного света. Появилось множество предположений, какие именно организмы создавали «ложное дно». Но в итоге оказалось, что это делали кальмары. Ведь в стаях они умеют распределяться равномерно и таким образом способны сформировать собой плотную массу, которая может стать препятствием для звука.

Исследования Мирового океана как шаг на пути к устойчивому развитию человечества

Ведущие российские эксперты по морским инновациям рассказали, как прорывные технологии помогут раскрыть секреты Мирового океана и какие возможности благодаря их внедрению откроются для науки, бизнеса и промышленности.

Пираты, тропические острова и манящая лазурь волн — кого из нас не очаровывала морская романтика, не увлекали истории о приключениях, затерянных сокровищах и подвигах бесстрашных капитанов? Стихия, которая кажется нам настолько близкой и знакомой, до сих пор хранит огромное количество тайн и загадок.

Если всерьез задуматься над вопросом о том, что мы на самом деле знаем о Мировом океане, то окажется, что на 95 процентов водный мир все еще остается неисследованным. Мы обладаем гораздо более точными данными о поверхности Луны, Марса и Меркурия, чем о водной оболочке нашей собственной планеты. Острая нехватка различных структурных карт Мирового океана создает серьезный барьер для развития науки и бизнеса, мешает созданию эффективных мер по улучшению экологии и поддержке водной экосистемы.

«Первичная задача сейчас — до 2030-го года наполнить базу данных о дне Мирового океана, собрать новую и актуализировать устаревшую информацию. В первую очередь, это необходимо для того, чтобы наиболее эффективно подходить к прогнозированию хозяйственной деятельности, понимать, что в целом творится на планете», — считает генеральный директор российской научно-исследовательской компании «Морские Инновации» Антон Плешков.

Какие богатства скрывает океан

Конечно, нельзя сказать, что мы совсем ничего не знаем про Мировой океан и его обитателей: технологии спутниковых съемок обеспечивают пространственное разрешение около 2-5 км, то есть дают примерное представление о рельефе дна, течениях, температурах и общем уровне воды. «Однако такой метод не позволяет сканировать дно с высоким разрешением, только мелководье — первые десятки метров. Все остальное — дорисовка», — объяснил Плешков.

Во многом возросший интерес стран и корпораций к разработкам технологий картирования, позволяющим более детально исследовать океан, обусловлено коммерческими факторами. Мировой океан — это не только среда обитания многих биологических видов и транспортный хаб, но и место скопления огромного объема различных ресурсов, в том числе «топлива будущего» — газогидратов. Их запасы вдвое превышают общемировые запасы всех традиционных видов топлива — угля, нефти и природного газа. Несмотря на то, что на данный момент их добыча нерентабельна, при дальнейшем развитии технологий они вполне способны стать более выгодной заменой: так, из одного кубометра гидрата можно получить около 160 кубометров метана.

Мировой океан богат и рудными минеральными ресурсами, в том числе редкоземельными металлами. По сравнению с сушей, в нем содержится в шесть раз больше никеля, в десятки раз — кобальта, в два раза — марганца. Запасы меди составляют 80% прогнозных ресурсов на суше. Важная особенность глубоководных руд — это высокое процентное содержание металлов, равное или в разы превосходящее показатели наземных месторождений.

Россия — один из пионеров по разведке глубоководных ресурсов, и владеет лицензиями Международного органа по морскому дну на добычу сразу трех их видов — железомарганцевых конкреций (ЖМК), глубоководных полиметаллических сульфидов (ГПС) и кобальтоносных железомарганцевых корок (КМК). «Обязательства по этим контрактам включают в себя целый цикл работ от геологоразведки до выхода на промышленную добычу. Это очень перспективный рынок, так как в таких конкрециях содержится аномальная концентрация всей таблицы Менделеева. Сейчас на редкоземельные металлы очень высокий спрос, и даже с учетом высокой себестоимости технологий добычи на первых этапах, это будет намного рентабельнее, чем добывать на суше», — отметил советник Министра природных ресурсов и экологии Российской Федерации Евгений Петров.

Однако более серьезно рассматривать возможности по коммерческому освоению этих богатых ресурсов нецелесообразно до тех пор, пока не появится понимание того, как устроено дно Мирового океана и функционирует его экосистема в целом. Сбор точной информации и создание глобальной системы мониторинга актуальных данных — первый шаг на пути к этому.

«Один из самых перспективных векторов развития — создание цифровых двойников водных массивов. Используя такие модели, можно отслеживать изменения рельефа, прогнозировать экологическую ситуацию и связанные с ней риски для рыболовства или транспорта, оценивать объем течений, их температуру, как они взаимодействуют друг с другом и так далее», — рассказал Антон Плешков.

По мнению эксперта, помимо глобальных моделей, можно также создавать двойников более мелких объектов — например, систем река-море. На практике такие решения улучшат понимание логистических процессов, хозяйственного оборота рыбаков и организаций, занимающихся добычей полезных ископаемых, позволят предотвратить техногенные катастрофы. К примеру, обладая данными о температуре в течениях, можно определить оптимальное место для размещения акваферм, зная ветровую нагрузку — где лучше поставить энергетические установки и так далее.

«Без информации о топографических основах мы не можем корректно создать даже первичные модели взаимодействия со средой», — предупредил эксперт.

Масштабные решения для планетарных проблем

Неудивительно, что энергетические, минеральные и биологические ресурсы Мирового океана были признаны определяющим фактором в достижении целей в области устойчивого развития человечества, сформулированных ООН в 2015 году. Ликвидация нищеты и голода, повышение качества здравоохранения и общего благополучия, получение чистой энергии, поддержка экономического роста, ответственное потребление, борьба с изменениями климата и сохранение морских экосистем — решение этих амбициозных задач тесно связано с исследованием океана.

«Здесь ситуация как с фундаментальной наукой: не все ей занимаются, кто-то несет расходов больше, кто-то меньше, но в конечном итоге пользу получает все человечество», — отметил Плешков. Однако нельзя сказать, что такие исследования не принесут и конкретной, осязаемой выгоды государству и бизнесу: внедрение систем сбора комплексных данных даст возможность оптимизировать практически все виды деятельности — лучше учитывать течения, составляя маршруты движения судов, актуализировать навигационные и геологические карты, сокращать затраты на топливо и многое другое.

«В рамках одного из наших проектов мы проводили работы в Черном море, недалеко от Геленджика, делали съемку полигона. В один из проходов мы обнаружили не задокументированное затонувшее судно, — поделился опытом Плешков. — В условиях все большего охвата хозяйственной деятельностью Мирового океана, таких случаев будет все больше. Для того, чтобы понимать, где произошел инцидент, как ликвидировать его последствия, уменьшить ущерб, как добывать ресурсы — для всего этого нужно понимание среды, в которой мы находимся».

Искусственный интеллект теперь и в море

Наука не стоит на месте, и современные технологии начинают постепенно открывать новые возможности по более высокоточному измерению и отслеживанию динамики водной экосистемы. Если в 1950-1960 годах точность измерений глубины моря определялась метрами, к 1980-1990 годам удалось добиться полуметровых систем разрешения. Сейчас стандартное разрешение измеряется в дециметрах, но есть и решения, которые позволяют получать сантиметровую точность.

Самым важным направлением работы на данный момент стало создание аналитических систем на базе искусственного интеллекта и роботизированных аппаратов, способных заниматься сбором и передачей данных в автономном режиме.

«Чтобы решить масштабную задачу, поставленную ООН — исследовать весь океан к 2030 году — традиционных, основанных на человеческой работе и анализе технологий, совершенно недостаточно. Здесь нужны интеллектуальные системы, способные быстро собирать и анализировать информацию», — пояснил руководитель рабочей группы Маринет НТИ Виктор Олерский.

Такие масштабные задачи, сформулированные международным сообществом, могут быть решены с помощью технологий, уже успешно применяемых в других отраслях, полагает директор по развитию и индустриальным партнерам ИТ-кластера Фонда «Сколково» Сергей Дутов. Для этого в июле Фонд «Сколково» запустил международную программу инновационных проектов «Глобальный Вызов — Искусственный интеллект для Целей устойчивого развития». Программа призвана простимулировать спрос на решения российских стартапов в области искусственного интеллекта.

«Масштабные задачи, сформулированные международным сообществом, могут быть решены с помощью технологий, уже успешно применяемых в других отраслях. Именно поэтому мы запустили проект «Глобальный Вызов» для поиска решений в области искусственного интеллекта и применения их в различных областях, в том числе для анализа данных и автономных систем в море. До 27 августа совместно с «Морскими Инновациями» мы принимаем заявки в номинации «Сохранение морских экосистем». Последующие направления конкурсного отбора будут постепенно включены в программу» ─ отметил Дутов.

Большие данные и искусственный интеллект — базовые технологии для двух ключевых на данный момент тенденций в морском транспорте: е-Навигации и автономного судовождения. По оценкам Виктора Олерского, их применение должно существенно изменить модель работы отрасли, повысить ее безопасность, предсказуемость и одновременно снизить затраты, связанные с задержками в формальных процедурах, человеческими ошибками, непосредственно сократить затраты на эксплуатацию судов.

Флагманским в области масштабных исследований океана стал проект Nippon Foundation и программы международного сотрудничества «Генеральная батиметрическая карта океанов» (GEBCO) под эгидой ООН Seabed-2030, целью которого стало составление полной базы данных о Мировом океане — в том числе при помощи беспилотных плавательных аппаратов. На сегодняшний день удалось получить измерения пятой части морского дна — существенное увеличение по сравнению с пятью процентами, доступными до старта проекта. О планах по созданию автоматизированной подводной базы, оснащенной ИИ и роботами для изучения морского дна, в 2018 году объявил и Китай.

Перспективным российским проектом в этой области стал МПАК-3D — мобильный комплекс картирования морского дна на шельфе, разработанный в рамках «дорожной карты» Маринет НТИ. В решение интегрировано сразу несколько базовых технологий трехмерной морской геофизической разведки: параметрическая гидроакустика, электроразведка и сейсморазведка, технологии онлайн-обработки больших данных и построения моделей дна, рассказал директор ОЦ Маринет Александр Пинский.

«Каждый из этих элементов представляет из себя передовую технологию, а вместе они дают качественно новый уровень, превосходящий не только российские, но и зарубежные аналоги. В будущем мы также планируем интеграцию МПАК-3D с отечественными технологиями высокоточного позиционирования, измерениями скорости подводных течений и других параметров водной толщи», — поделился Пинский.

Основные барьеры на пути морских инноваций

Получается, что новые технологические решения по исследованию Мирового океана доступны и могут эффективно справляться с поставленными задачами. Тогда чем же обуславливаются низкая степень их внедрения и слабый интерес со стороны крупного бизнеса? По мнению Антона Плешкова, среди основных барьеров стоит выделить особенности прав собственности на информацию, то есть, кто будет ею владеть и распоряжаться, а также стоимость ее получения. На практике самой сложной задачей станет, скорей, не разделение данных между военными и гражданскими нуждами и не определение их законного владельца, а создание единого центра для постановки задач и хранения информации, добавил советник Министра природных ресурсов и экологии Российской Федерации Евгений Петров.

«Данные, конечно, должны принадлежать государству, потому что именно оно несет большую часть затрат. Военным для своих целей необходим очень узкий сегмент — батиметрия и гидроакустика. Основной же объем информации регулярно передается в Академию наук, где они находятся в открытом доступе безо всяких ограничений. Проблема в том, что у нас нет коллективного центра, куда бы вся эта информация стекалась, где можно было бы анализировать Big Data», — подчеркнул представитель Минприроды.

Пока же все данные от исследовательских экспедиций хранятся разрозненно и локализованы в тех учреждениях, которые их организовывали, посетовал Евгений Петров: «С точки зрения постановки задач, в нашей стране не хватает единого органа, ответственного за всю экспедиционную деятельность. Поэтому многие экспедиции дублируются, редко добавляются новые методы, способные увеличивать их ценность. В целом, на данный момент деятельность Минприроды, Минпромторга и Минобранауки в этом направлении между собой очень слабо скоординирована».

Помимо бюрократических препятствий, существуют и проблемы производственного характера, свойственные не только судостроению, но и многим другим высокотехнологическим отраслям — космической, авиастроению и так далее. Речь идет о высоком пороге входа на рынок и долгом пути от разработки до эксплуатации.

Большинство современных морских картографических инструментов — гидроакустические. Однако, по словам Плешкова, область гражданской гидроакустики развита слабо, и компаний, которые занимаются разработкой подобных решений не для военных целей, в России очень мало. «Это объясняется консервативностью данного сегмента рынка и очень высокими барьерами входа на него. Помимо серьезных требований к квалификации персонала, остро стоит и проблема кооперации между разработчиками и судостроительными компаниями», — сказал эксперт.

Чтобы решение начало эффективно работать, оно должно быть установлено на судно, а для этого — заранее спроектировано. Процесс от проектировки до закладки, испытания и вывода в эксплуатацию занимает очень много времени. «По самым оптимистичным оценкам, решение будет поставлено на первое серийное судно, произведенное крупной верфью, лет через десять. К этому времени оно уже проходит некий цикл жизни и, чаще всего, устаревает. — пояснил Плешков. — Если учесть, что минимальный срок службы судна — 20-30 лет, и оно должно выработать свой ресурс, прежде, чем его модернизируют, то становится очевидно, почему быстро двигаться в этом направлении просто невозможно».

Данные на вес золота

Еще одной пока не решенной задачей отрасли остается рентабельность. Можно сколько угодно говорить о глобальных целях устойчивого развития, общечеловеческом благополучии и других радужных перспективах, но факт остается фактом: основная доля затрат на внедрение и эксплуатацию таких картографических решений ложится на владельцев судов и предпринимателей. Если принять во внимание еще и низкий уровень освещения темы морских инноваций, то осторожное отношение бизнеса к передовым технологиям исследования океана начинает выглядеть вполне обоснованно.

«Чтобы максимально увеличить достоверность данных о дне, необходимо внедрение новых решений на практически всех действующих судах, которые находятся в океане и речных системах, не говоря о строящихся. Они должны делать точные измерения, быть достаточно дешевыми для массового производства и установки, эффективны с точки зрения эксплуатации — как говорят, foolproof», — сказал Плешков.

То есть должны быть соблюдены три фундаментальных условия: экономическая эффективность решения, желание либо обязанность судовладельца или собственника судна на установку подобных систем и, наконец, законодательное определение операторов данных и других норм использования оборудования.

Есть и хорошие новости: например, в части хранения больших массивов данных на борту судов сейчас нет никаких ограничений, «так как это самые большие машины в истории человечества», рассказал Виктор Олерский: «На них можно размещать дата-центры значительных размеров, что уже сейчас делают мировые ИТ-гиганты. Ограничением, скорей, выступает передача данных с судов на берег по беспроводным каналам. Пока спутниковая связь остается дорогой и не самой надежной. Однако на протяжении последних десяти лет мы видим стабильное улучшение морской связи, ее удешевление — например, проект спутниковых коммуникаций OneWeb».

Ключевыми технологическими вызовами, считает Олерский, можно назвать онлайн сбор и обработку данных, удешевление носителей исследовательского оборудования, в том числе автономных необитаемых аппаратов, а также повышение точности анализа и моделирования.

Морские инновации: для кого и зачем

Подводя итоги, стоит отметить, что какими бы далекими не казались задачи, которые ставят перед собой исследователи Мирового океана, они напрямую касаются каждого: будь то прорывы в фармацевтике, улучшение экологической обстановки, удешевление топлива или доступ к новым видам товаров и услуг. Использование ресурсов морского дна на основе подобных исследований уже сегодня имеют важное коммерческое значение: около трети всей нефти в мире добывается именно на морском шельфе, подчеркнул Александр Пинский.

Пока Россия не сильно отстает от зарубежных коллег, а в чем-то — например, в области разработки гидроакустических технологий — даже опережает. Однако расслабляться не стоит. Все больше стран подключается к гонке за богатыми ресурсами Мирового океана, начинают заниматься разработкой и добычей минералов в глубоководных районах морского дна за пределами национальных юрисдикций. Так, уже полностью «поделен» самый продуктивный из известных по железомарганцевым конкрециям район Мирового океана — Кларион-Клиппертон в Тихом океане.

«Добыча минералов становится все более актуальным явлением по мере истощения запасов на суше и развития морских технологий, снижающих себестоимость добычи в океане. Безусловно, для этого есть целый ряд еще не решенных никем технологических задач: от подводных добычных комплексов до транспортировки таких ресурсов и обеспечения экологической безопасности добычи. В мире и в России сейчас ведутся первые работы в этом направлении, которое по своим масштабам могут сформировать новую отрасль мировой экономики», — заключил Пинский.

Мировой океан и морское право

Жизнь на Земле возникла в Мировом океане.  Необъятные океанические пространства покрывают около 140 миллионов квадратных миль, что составляет более 70 процентов земной поверхности. Помимо того что океаны всегда служили основным источником питания для всего живого на земле, они также с самых ранних времен истории человечества способствовали развитию торговли и налаживанию связей. Океаны разлучали людей и сводили их вместе.

Даже сейчас, когда все участки суши нанесены на карту и вглубь континентов можно свободно перемещаться по автомобильным дорогам, а также с помощью речных и воздушных путей, большая часть жителей планеты по-прежнему живут в пределах 200 миль от моря и тесно с ним связаны.

Свобода морей

Мировой океан долгие годы подпадал под действие доктрины свободы морей, выдвинутой еще в 17-м веке и, по сути, ограничивающей национальные права и юрисдикцию в отношении океана до узкой полоски моря, прилегающей к побережью государств. Остальная часть Мирового океана была провозглашена свободной и не принадлежащей ни одному государству.

Это положение сохранялась до середины двадцатого века, когда у государств появился новый стимул заявлять о своих притязаниях на морские ресурсы. Росла обеспокоенность по поводу ущерба, наносимого рыбным запасам в прибрежных водах рыболовецкими судами, ведущими промысел в открытом море, а также в связи с угрозой загрязнения отходами транспортных судов и нефтяных танкеров, бороздящих морские просторы по всему земному шару и нередко перевозящих опасные грузы. Возникла угроза загрязнения, угрожающая прибрежным зонам и морской флоре и фауне. Военно-морские силы морских держав боролись за сохранение своего присутствия по всему земному шару, не только на поверхностных водах, но и под водой.

Конвенция Организации Объединенных Наций по морскому праву (ЮНКЛОС)

Организация Объединенных Наций уже давно находится в авангарде усилий по обеспечению мирного, основанного на сотрудничестве и закрепленного законодательно использования морей и океанов, в интересах как отдельных стран, так и всего человечества. Настоятельные призывы к установлению эффективного международного использования океанского и морского дна за пределами действия четко определенной национальной юрисдикции положили начало 15-летнему процессу, в течение которого был создан Комитет Организации Объединенных Наций по морскому дну и подписан договор, запрещающий размещение ядерного оружия и других видов оружия массового уничтожения на дне морей и океанов. В тот же период  Генеральная Ассамблея ООН приняла декларацию, провозгласившую ресурсы дна и недр морей и океанов за пределами действия национальной юрисдикции, а также ресурсы таких зон, общим достоянием человечества. Кроме того, была созвана Стокгольмская конференция по проблемам окружающей человека среды.

Новаторская деятельность ООН привела к принятию в 1982 году Конвенции по морскому праву. Это стало определяющим моментом в расширении сферы действия международного права на обширные, совместного используемые водные ресурсы нашей планеты.

Конвенция разрешила ряд важных проблем, касающихся использования океана и национальной юристдикции. Так, в ней были установлены: 

• права на свободную навигацию;
• границы территориального моря в 12 милях от берега;
• исключительные экономические зоны в пределах 200 миль от берега;
• правила расширения права на континентальные шельфы до 350 миль от берега.

Кроме того, был создан Международный орган по морскому дну, а также другие механизмы урегулирования конфликтов, такие как Комиссия по границам континентального шельфа.

С момента принятия Конвенции по морскому праву, были приняты еще несколько документов, расширяющих правовой режим регулирования морей и океанов. Среди них принятое в 1995 году  соглашение о трансграничных рыбных запасах и запасах далеко мигрирующих рыб. Это соглашение устанавливает порядок защиты таких запасов с целью обеспечения их долговременного сохранения и рационального использования.

Что касается самой Конвенции по морскому праву, то ее положения осуществляются усилиями нескольких организаций. Среди них Международный орган по морскому дну, помогающий государствам-участникам  осуществлять организацию и контроль деятельности по освоению минеральных ресурсов международной зоны морского дна. Международный трибунал по морскому праву занимается разрешением споров в отношении толкования или применения Конвенции, а Комиссия по границам континентального шельфа, отвечает за применение конкретных научных и технических методов для обозначения внешних границ континентального шельфа в тех случаях, когда находящаяся под водой часть прибрежного государства простирается более чем на 200 миль от береговой линии.

Защита морской среды

Защита морей и океанов является одним из важнейших аспектов деятельности Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП). В частности, в рамках своей Программы по региональным морям, она содействует безопасному с точки зрения экологии использованию морских ресурсов.

ЮНЕП учредила Глобальную программу действий по защите морской среды от загрязнения в результате осуществляемой на суше деятельности. Это единственный глобальный межправительственный механизм,  занимающийся вопросами наземных, пресноводных, прибрежных и морских экосистем.

Организации Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО)  с помощью Межправительственной океанографической комиссии координирует программы в области морских исследований, систем наблюдения, а также смягчения опасных явлений и более эффективного управления океанскими и прибрежными районами.

Ключевой структурой Организации Объединенных Наций в области  развития международного морского права является Международная морская организация (ИМО). Ее главная задача заключается в создании глобальной эффективной нормативно-правовой базы в области индустрии судоходства, в которой отражены интересы всех сторон.

Судоходство и загрязнение моря

Для обеспечения экологически чистого судоходства Международная морская организация (ИМО) разработала правила, направленные на сокращение выбросов в атмосферу опасных веществ, а также обязательные энергосберегающие методы с целью сокращения эмиссии парниковых газов морскими судами. К ним относятся историческая Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов, принятая в 1973 году и измененная Протоколом 1978 года к ней (МАРПОЛ) и  Международная конвенция по предотвращению загрязнения моря нефтью 1954 года.

Важной вехой в области нормативного регулирования развития транспорта и торговли стало принятие в 2014 году Международного кодекса для судов, эксплуатирующихся в полярных водах (Полярный кодекс), а также внесение ряда  регламентационных изменений, связанных с вопросами безопасности морского транспорта и системы снабжения и охраны окружающей среды.

Пиратство

В последние годы у берегов Сомали и в Гвинейском заливе наблюдается стремительный рост случаев пиратства, подрывающего морскую безопасность. Преступная деятельность пиратов, нередко сопровождающаяся захватами заложников из числа моряков, ведет не только к гибели людей и увечьям, но и к существенным сбоям в торговле и навигации, финансовым потерям судовладельцев, повышению страховых сборов и расходов на безопасность, повышению затрат производителей и расходов потребителей, а также нанесению ущерба морской среде. Пиратские нападения могут иметь самые различные последствия, в том числе препятствовать оказанию гуманитарной помощи и способствовать повышению стоимости будущих поставок в пострадавшие районы. Международная морская организация (ИМО) и ООН приняли дополнительные резолюции по борьбе с пиратством, дополняющие Конвенцию по морскому праву.

Управление Организации Объединенных Наций по наркотикам и преступности (УНП ООН) в рамках своей Глобальной программы борьбы с преступностью на море борется с транснациональной организованной преступностью в Африке, уделяя особое внимание проблеме пиратства в районе Африканского Рога и в Гвинейском заливе. В рамках этой программы государствам региона оказывается содействие в проведении судебных процессов над подозреваемыми в пиратстве лицами и заключении их в тюрьму. Также реализуются программы подготовки кадров для укрепления потенциала в области обеспечения правопорядка на море. Действуя в сложных условиях, УНП ООН добилось больших успехов по самым различным направлениям, включая создание модели судебного преследования за пиратство и передачи задержанных лиц, подготовку работников судебной системы и реализацию учебных программ для служащих береговой охраны и полицейских подразделений в Сомали, Кении и Гане. Этого удалось достичь благодаря успешной реализации целого ряда программ, направленных на обеспечение безопасности на море и укрепление верховенства права и систем правосудия.

Ресурсы

Свет глубины — Музей Мирового океана

 

В Музее Мирового океана, в экспозиции «Глубина», полным ходом идёт монтаж арт-объекта, который наверняка вызовет большой интерес у посетителей.

Инсталляция «Свет глубины» даёт визуальное представление о проникновении солнечного света от поверхностных вод до максимальных глубин в акватории Мирового океана и распределении морских пелагических организмов по соответствующим глубинам. Она состоит из восьми стеклянных пластин размером 210 см на 170 см. Каждое стекло покрыто плёнкой, позволяющей, изменяя цветовую гамму, создавать для посетителей картину последовательного погружения в воды Мирового океана. Реперными точками были выбраны следующие глубины: I — 0-10 м, II — 10-50 м, III — 50-200 м, IV — 200-500 м, V — 500-1500 м, VI — 1500-3000 м, VII — 3000-6000 м, VIII — 6000-11000 м. С их помощью можно показать наиболее интересных представителей растительного и животного мира, обитающих на данных глубинах. Здесь вас ждёт абсолютно безопасная встреча с опасной медузой — «португальским корабликом», знакомство с рыбой-луной, рыбой-парусником, акулами, таинственными рыбами и морскими организмами, облюбовавшими самые, казалось бы, недосягаемые места Мирового Океана.

Изображения морских обитателей нанесены на пластины методом гравировки. Это даёт возможность незрячим посетителям с помощью «пульпации» познакомиться с каждой рыбой, медузой и другими жителями глубин, изображёнными на стекле.

Данная инсталляция задумывалась еще год назад. Предполагалось, что она будет установлена на открытой территории около фондохранилища. Однако по мере реализации проекта было принято решение перенести новый объект в экспозицию «Глубина», где он прекрасно дополнит «рассказ» об изучении и освоение морской пучины.

Над проектом работали литовские художники, представляющие «Клеменцов групп». Именно под их чутким руководством калининградские мастера собирают всю конструкцию, которая станет не только украшением музея, но и ещё одним поводом посетить Главный корпус и экспозицию «Глубина». Уже в пятницу перед гостями музея инсталляция предстанет в полном объеме.

История вопроса

В открытых морях свет проникает на глубину до 1000 м, однако уже в толще первого метра он теряет половину своей силы, причём красные лучи поглощаются быстрее всего, а голубые и зелёные – на больших глубинах. Даже человеческий глаз способен улавливать свет на очень большой глубине. Так, американец Уильям Биб, опустившийся в батисфере на глубину 900 м в районе Бермудских островов (Саргассово море), в верхних слоях на глубине 50 м наблюдал зелёную окраску воды, на 60 м — зеленовато-синюю или сине-зелёную, на 180 м — ярко синюю. На 300 м глубины вода имела слабый черновато-синий цвет, а на глубине 580 м улавливал последние следы света. На глубине 1000 м только приборы улавливают световое излучение, а цвет воды считается практически черным.

С неравномерностью проникновения лучей разной длины волны в толщу воды связано явление вертикальной зональности в распределении растительного и животного мира. С особенностями этого явления гостей музея и знакомит инсталляция «Свет Глубины».

 

Если заметили ошибку,
выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

Ученые заново измерили глубину Марианской впадины

• Джонатан Эймос
• Научный отдел Би-би-си

7 декабря 2011

Обновлено 8 декабря 2011

Автор фото, CCOM

Подпись к фото,

Результаты работы экспедиции были представлены на конференции Американского союза геофизиков

Американские ученые получили новые, более подробные данные о самой глубокой части мирового океана. По их данным, Марианская впадина, лежащая в западной части Тихого океана, имеет длину примерно в 2500 км и глубину до 10994 м.

Эти параметры самой глубокой точки впадины, так называемой Бездны Челленджер, утверждают специалисты, являются самыми точными.

Измерения были проведены Центром прибрежной и океанической картографии, чтобы определить границы территориальных вод США в этом регионе.

«Мы составили карту всей впадины: от гребня на ее северной оконечности до впадины на южной», — пояснил Джим Гарднер из центра CCOM, который базируется в университете Нью-Гэмпшира.

«Мы использовали многолучевой эхолот, установленный на гидрографическом судне военно-морского флота США. Этот прибор позволяет делать замеры скорости звука перпендикулярно курсу следования судна, наподобие сенокосилки», — рассказал он в интервью Би-би-си.

Погрешность при измерении расстояния до дна Бездны Челленджер составляет примерно 40м.

Новое значение глубины Бездны — 10994 м — немного ниже, чем некоторые последние замеры, однако все они примерно одного порядка.

Глубина точки, расположенной примерно в 200 км к востоку от Бездны Челленджер, называемой Впадиной HMRG(Hawaii Mapping Research Group), почти такая же – она достигает 10809м.

Интересно, что глубина, на которую уходят в море и Бездна Челленджер, и Впадина HMRG, больше, чем вершина самого высокого пика мира – горы Эверест.

По словам Джима Гарднера, участники экспедиции прилагали все усилия к тому, чтобы как можно точнее измерить «профиль скорости звука» вертикальной водяной массы, поскольку именно параметры скорости движения звука и его замедления по мере погружения в океан дают больше всего ошибок при измерениях.

Результаты этой работы были представлены на конференции Американского геофизического союза.

Бездна Челленджер

Финансирование экспедиции Гарднера взял на себя госдепартамент Соединенных Штатов, поскольку это ведомство желает узнать, можно ли расширить рамки особой экономической зоны, включающей американскую территорию Гуам и Северные Марианские острова, за пределы ее нынешних границ — в 370 км.

Автор фото, VIRGIN OCEANIC

Подпись к фото,

Одна из экспедиций отправится в море на подводной лодке компании британского предпринимателя Ричарда Брэнсона

Согласно Конвенции ООН по морскому праву, это возможно, если рельеф морского дна отвечает определенным требованиям.

Однако эти результаты имеют также большой научный интерес, поскольку они дают геологам возможность получить более точную картину сдвига одной тектонической плиты под другую.

Именно в этой части Бездны огромная часть тихоокеанской плиты уходит под прилегающую филиппинскую тектоническую платформу.

Исследователей интересует вопрос о том, что происходит в случае, когда подводные горы или хребты уходят под тектоническую плиту. Они хотят знать, влияет ли поглощение подводных гор на частоту и силу крупных землетрясений. Высказывается предположение, что это создает дополнительную силу трения, которая впоследствии может внезапно высвободиться и вызвать мощные толчки.

«Наши данные показывают, что по мере погружения они [подводные горы] все больше раскалываются», — говорит доктор Гарднер.

«Как только тихоокеанская плита начинает изгибаться и уходить вниз, старая кора начинает трескаться – она, действительно, очень хрупкая. И трещины проходят именно по подводным горам. В Марианской впадине подводные горы трескаются и разрушаются, а затем уходят под близлежащую тектоническую плиту, — добавил он. – Вот только я не вижу, чтобы остатки этих подводных гор оседали на внутренних стенках впадины».

«Всем на дно»

До сих пор в Бездне Челленджер побывали только два исследователя – Дон Уолш и Жак Пикар, погрузившиеся в нее в 1960 году в батискафе «Триест».

Однако работа доктора Гарднера оказалась настолько интересной и актуальной, что сейчас отправиться в эту самую глубокую впадину готовятся четыре группы исследователей.

Повторить это погружение намерены Крис Уэлш на подводной лодке компании Virgin Oceanic, а также экипаж подлодки Triton, базирующейся во Флориде.

Кинорежиссер Джеймс Кэмерон, как передают, надеется погрузиться в Марианскую впадину в составе третьей экспедиции, чтобы заснять ее.

Четвертую попытку намеревается предпринять группа ученых на аппарате компании DOER Marine при поддержке председателя совета директоров компании Google Эрика Шмидта и океанографа Сильвии Эрл.

Все эти экспедиции будут весьма рискованными для спонсоров и опасными для лиц, которые непосредственно будут осуществлять погружение.

«В 1960 году Дон Уолш и Жак Пикар знали, что они погружаются в батискафе «Триест» на самое, как считалось, глубокое место морского дна – в Бездну Челленджер, лежащую в Марианской впадине, — поясняет Сильвия Эрл. – Рельеф был неизведанным, незнакомым – поистине это было погружение в глубокую тайну. Сегодня, когда исследователи начинают возвращаться в это самое глубокое место, они имеют подробные карты, имеющие большое разрешение — благодаря технологиям, которые полвека назад еще просто не существовали».

изучаем водные глубины вместе с МЭШ / Новости города / Сайт Москвы

Всемирный день океанов учрежден Генеральной ассамблеей ООН в 2008 году и с тех пор ежегодно отмечается во многих странах мира. Он призван привлекать внимание человечества к проблеме сохранения флоры и фауны Мирового океана. Еще раз вспомнить о важности морей и океанов в жизни человека помогут сценарии уроков и интерактивные приложения в Библиотеке Московской электронной школы.

Мировой океан

Большая часть воды на Земле сосредоточена в океане, намного меньше — в ледниках, континентальных водоемах и подземных водах. Занимая почти три четверти нашей планеты, Мировой океан представляет собой единое водное пространство, части которого отделены друг от друга материками и островами. В чем особенность океанической воды, какова температура поверхностных вод и какие моря являются частью Мирового океана, школьники смогут узнать, изучив материалы сценария урока «Гидросфера. Мировой океан и его части».

Влияние на климат Земли

Круговорот воды — это основа образования вод суши, увлажнения почвы, жизни различных организмов. За год со всей поверхности Мирового океана испаряется слой воды толщиной примерно метр. О роли океана в жизни нашей планеты поможет узнать сценарий урока о его влиянии на климат Земли.

Великие исследователи

Сейчас достаточно сложно найти место на Земле, которое не было бы исследовано человеком. Но так было не всегда. Большой вклад в изучение океанов внесли известные путешественники. О самых знаменитых исследователях Мирового океана расскажет интерактивное приложение.

Экология и Мировой океан

Использование океанических вод в промышленных и бытовых целях, загрязнение их пластиком и химикатами приводят к тому, что экологическое состояние гидросферы стремительно ухудшается. Какие проблемы, связанные с Мировым океаном, сейчас стоят перед человечеством наиболее остро, можно узнать с помощью викторины.

Закрепить полученные знания

После ознакомления с историей освоения Мирового океана и изучения всех проблем, с которыми столкнулось человечество, связанных с гидросферой, самое время закрепить пройденный материал. В этом ребятам поможет специальное приложение — школьникам предстоит найти ошибки в тексте.

Библиотека «МЭШ» — это сервис проекта «Московская электронная школа», разработанный Департаментом информационных технологий совместно с Департаментом образования и науки. Сегодня библиотека «МЭШ» — это более 45 тысяч сценариев уроков, свыше 110 тысяч образовательных интерактивных приложений, более 1440 электронных учебных пособий и порядка 900 тысяч единиц атомарного контента (фото- и видеоконтент), а также 348 учебников, 245 произведений художественной литературы, пять виртуальных лабораторий и огромное количество тестовых заданий, соответствующих содержанию ОГЭ и ЕГЭ.

«Мы даже не понимаем степени изученности наших близлежащих дальневосточных морей!». Большой разговор с биологом Андреем Адриановым об изучении океана, конкуренции за морские ресурсы и о том, зачем нужны ученые

— Вы — инициатор этого проекта? Это ваша идея?

— Сложно сказать. Потому что многие высказываются в том плане, что мы еще очень мало знаем о Мировом океане, особенно о глубоководной его части. Сама-то эта идея — сделать такой крупный проект — возникла после того, как уже произошло некое обсуждение в профессиональном сообществе.

Когда мы говорим о каких-то мегапроектах, обычно имеем в виду проекты по физике, например крупные уникальные мегаустановки. Когда мы рассуждаем о таких очень крупных проектах, чаще всего это бывают некие физические начинания — мы говорим о мегаустановках и так далее. Ну, а здесь родилась такая идея — попробовать объединить усилия и технические возможности ученых разных специальностей, чтобы попытаться заглянуть в океанские глубины.

Понятно, что эта идея все равно на чем-то основана. Мы уже примерно понимаем, что нас ждет в этих океанских глубинах, это крайне интересно, и мы связываем с этим большие надежды.

Вот давайте посмотрим: сколько человек слетало в космос? Вы можете мне с ходу сказать?

— Несколько сотен.

— 560 человек уже побывали в космосе. 12 человек высаживались на Луну. Шесть человек были на оборотной стороне Луны. Сколько человек у нас опускались на глубины больше 10 километров?

— Джеймса Кэмерона, наверное, все знают.

— Три. Это Уолш и Пикар на «Триесте», это было достаточно давно — в 1960 году, и совсем недавно, в 2012 году, — Кэмерон.

Три человека! На глубине больше семи километров тоже немногим больше десятка [человек] можно насчитать. Вот это соотношение в какой-то степени говорит, насколько хуже мы знаем глубины океана, чем ближний космос.

Даже дальний космос мы знаем гораздо больше и лучше, нежели океанские глубины. В то же время океан — ведь это самое большое жизненное пространство на нашей планете. Это касается именно его глубин. Какова средняя глубина Мирового океана?

— Не знаю. Рискну предположить, что около пяти километров.

— Средняя цифра все время плавает, и тут следует дать уточнение: у нас еще нет точной информации. До сих пор глубины во впадинах и желобах уточняются. Где-то в 2015 году эта цифра была 3688 метров. Естественно, самая глубокая точка, как мы считаем, это 11 022 метра. Эта цифра основывается на измерениях нашего знаменитого исследовательского судна «Витязь». Во всех российских источниках именно она фигурирует. В западных источниках она немного меньше, где-то 10 994 метра, что уже, в сущности, детали. 95% гигантского пространства Мирового океана — глубины больше 1 километра. А две трети — уже глубины побольше трех километров. Бескрайние абиссальные равнины образуют ложе океана, составляя 75% его общей площади.

Научно-исследовательское судно «Витязь» около Музея Мирового океана в Калининграде. Фото: A. Savin / Wikimedia Commons

Теперь давайте посмотрим на эту огромную площадь и столб воды над ней. Это огромный объем и это жизненное пространство — оно же все населено! Это жизненное пространство на два порядка превышает жизненное пространство на суше. Нам казалось все время, что разнообразие на суше больше, нежели в океане. Но такое представление было лишь потому, что мы об океане очень мало знали и знаем.

Большинство полезных ископаемых мы берем на суше — так же, как и большинство продовольственных ресурсов. Но, как оказалось, океан — это огромное хранилище и углеводородов, и минеральных ресурсов, и биологических ресурсов, которые могут представлять огромный резерв для будущих поколений. И чем больше мы узнаем, тем больше встает вопросов, связанных с развитием технологий: как прикоснуться к этим ресурсам? Как их добывать с больших глубин? Как их оценить? Как не нанести ущерб вот этим глубоководным экосистемам? И так далее.

Впадина Дерюгина, Охотское море. Фото предоставлено Андреем Адриановым

Разные страны не только дружат между собой, но еще и конкурируют, в том числе за ресурсы. На суше мы все поделили межгосударственными границами. Более того, сейчас мы практически поделили весь шельф. Следующий шаг, к которому мы неминуемо подойдем, — это попытки разделить океанские ресурсы, глубоководные ресурсы. И если мы здесь опоздаем — в решении этой важной геополитической задачи — потеряем наши некоторые преимущества, а у нас они здесь есть, потому что Советский Союз был лидером в глубоководных исследованиях Мирового океана. Так мы можем ограничить для наших потомков доступ к этим океанским ресурсам. Не потому, что мы не вооружим их технологиями, а потому, что доступ к данным ресурсам уже будет ограничен и поделен.

Наибольшая конкуренция между странами сейчас — это именно конкуренция за ресурсы. А так ли велики ресурсы океана? Что ж, давайте посмотрим: сейчас всего 34% нефти добывается из морских месторождений, остальное — из сухопутных месторождений. Хотя, если мы сравним все разведанные запасы нефти, получится, что 70% запасов приходится на Мировой океан.

Глубоководные кораллы на склонах вулкана Пийпа, Берингово море. Фото предоставлено Андреем Адриановым

— На шельф, вы имеете в виду?

— Не только шельф, на весь Мировой океан. Углеводородных ресурсов и запасов в океане больше, чем на суше. Да, действительно, 60% запасов нефтеуглеводородов приходится на шельф. Но 40% приходится уже на глубоководную область, на материковый склон. Примерно такие же пропорции получаются и при оценке запасов природного газа.

Теперь давайте посмотрим на минеральные ресурсы: в океане они также сосредоточены в огромном количестве. Например, железо-марганцевые конкреции. Это такие вот круглые катышки размером от 1 до 10 сантиметров, которые огромными россыпями располагаются на океанском ложе. А в районах океанских гор есть такие полезные ископаемые, которые называются «кобальтосодержащие марганцевые корки». Кобальт — очень важный металл для электронной промышленности, металлургии, химической промышленности, используется в качестве катализатора. Например, аккумуляторные батареи, на которых в том числе работают и наши многочисленные гаджеты, — для всего этого необходим кобальт. Ресурсы кобальта на суше очень ограничены, а в Мировом океане их в десятки раз больше.

Вблизи материков расположены островные дуги, это зоны повышенной сейсмической активности и вулканической деятельности. С этими зонами часто связаны гидротермальные выходы: горячая, сильно минерализованная вода выходит из океанского дна и формируются конструкции из минералов в виде огромных труб, из которых выходят темные, практически черные клубы горячей минерализованной воды. Вот в этих зонах сосредоточены глубоководные полиметаллические сульфиды. Вот в этих самых сульфидах, в огромных «черных курильщиках», имеются в большом количестве медь, цинк, золото, серебро, различные редкоземельные элементы.

Баритовые постройки, Охотское море, глубина 1550 метров. Фото предоставлено Андреем Адриановым

С одной стороны, это все находится на больших глубинах. С другой стороны, это лежит на поверхности. Если на суше мы должны копать, то те же самые железо-марганцевые конкреции просто лежат на океанском дне. Да, на глубинах — иногда в несколько километров. Но сейчас разведка этих полезных ископаемых, а в некоторых случаях даже и добыча, происходит с глубин в несколько километров. Есть уже технологии, которые позволяют поднимать железо-марганцевые конкреции с глубины до пяти километров. А полиметаллические сульфиды добывают с глубины в 1,5−2, иногда даже 4 километра. В океан опускаются огромные машины, которые можно сравнить с бульдозерами и экскаваторами. Они соскребают породу со дна, и по специальным трубопроводам все это поднимается на поверхность.

Добыча связана с развитием самых передовых технологий. И сейчас многие страны озадачились разведкой залежей полезных ископаемых на морском дне. Да, большинство районов, где они сосредоточены, находятся вне зон национальных юрисдикций. Когда все находится в зоне национальной юрисдикции, дело обстоит достаточно просто: мы разведали, мы знаем, что здесь это лежит. Это и так наше. Сейчас это добывать дорого, для будущих поколений и оставим.

Но когда обнаруженные ресурсы находятся вне зоны национальных юрисдикций, возникают вопросы. Страны ищут возможности получить доступ к этим полезным ископаемым. В 1994 году в рамках Конвенции по морскому праву ООН был создан Международный орган по морскому дну. Он выдает такие лицензии на разведку глубоководных полезных ископаемых разным странам. Россия тоже играет в эту игру. У России есть участки и в Тихом океане, и в Атлантическом океане.

Итак, страны ведут разведку. Разработка — это уже следующий вопрос. Если вы разведали какой-то участок с полезными ископаемыми, показали международному сообществу, что провели здесь разведку, оценили извлекаемые запасы, то вы имеете право часть этого разведанного участка принять в разработку и в последующем добывать эти полезные ископаемые. Правила промышленной разработки в Международном районе Мирового океана будут окончательно разработаны к 2020 году, когда планируется выдавать лицензии уже на добычу разведанных запасов. Но тот, кто провел эту разведку, имеет преимущественное право, вы понимаете?

Если мы отстанем в этом процессе, у нас не будет возможности при всем желании в дальнейшем получить доступ к данному ресурсу.

В наших дальневосточных морях есть очень интересные глубоководные экосистемы. И мы их уже начали изучать. У нас есть подводные аппараты, и автономные, и телеуправляемые. Сейчас мы видим свою задачу в том, чтобы не просто изучать глубоководные ресурсы, но и иметь возможности решать другие важные вопросы. Например, оказывается, скопления глубоководных полиметаллических сульфидов приурочены к т.н. черным курильщикам. Но одновременно эти «курильщики» представляют собой совершенно уникальную природную экосистему, здесь огромное разнообразие живых организмов! Они существуют не за счет солнечной энергии, не за счет фотосинтеза, как на поверхности, а за счет хемосинтеза — химической энергии. Все это начинается с каких-то метанотрофных бактерий, выстраиваются свои пищевые цепочки. И концентрация жизни может достигать десятков килограммов на квадратный метр! Это совершенно уникальные экосистемы. И как нам совместить вытекающие из этого практические задачи? Задачу добычи полезных ископаемых, задачу добычи глубоководных биологических ресурсов и задачу сохранения уникальной глубоководной экосистемы?

Впадина Дерюгина, Охотское море, глубина 1500 м. Фото предоставлено Андреем Адриановым

— Практика показывает, что никак не удастся совместить. Просто добываются ископаемые, и все. Если практика суши может служить здесь примером.

— Сейчас это действительно так, потому что степень изученности минеральных ресурсов в океане, как ни странно, больше, нежели степень изученности биологических ресурсов. Нам не хватает научных данных для взвешенных решений.

Вот лишь несколько примеров, они достаточно интересны. В 2009 году вышли работы в журнале Science, где ученые попытались посчитать биомассу рыб в океане. Как мы оцениваем, сколько рыбы в океане? Ведутся «учетные траловые ловы» с определенной периодичностью, цикличностью, в определенных зонах и т.д. Примерная биомасса рыб получилась около 1 млрд тонн. С одной стороны, цифра большая. С другой стороны, применительно к огромному океану — какая-то она подозрительно маленькая. Почему оно так получилось? В основном ловили в верхнем слое — в эпипелагиали, это 0—200 метров. Потому что, когда пробовали ловить глубже, мало что туда попадалось. Ну какой вывод вы сделаете? В верхних слоях рыба ловится, она есть, а на глубине рыбы гораздо меньше. Напомню, это 2009 год, совсем недавно, а журнал Science — уважаемый источник. Потом попробовали пересчитать, моделируя. Вот можно посчитать, сколько первичной продукции в океане образуется. Потом эту первичную продукцию потребляют консументы (от лат. consume — потреблять) первого порядка, второго порядка и т.д. И так попробовали посчитать по моделям — тоже получалось от 900 млн до 2 млрд тонн биомассы.

Но уже в 2014 году в журнале Nature выходит новая статья — биомасса рыб в Мировом океане по меньшей мере на порядок больше — от 11 до 15 миллиардов тонн!

Как же так ошибались? Оказалось, что оценка с помощью тралов эффективна только в эпипелагиали, а рыбы, которые живут глубже, «в сумеречной зоне» — мезопелагиали, от 200 до 1000 метров, из-за особенностей зрения хорошо видят тралы и могут их обходить. А вот когда попробовали использовать сонары и просканировали мезопелагиаль, которая представлялась «пустой», на глубинах до 1000 метров обнаружили огромные скопления т.н. мезопелагических рыб! Это, как правило, рыбы небольшого размера, до 20—25 см. Там преобладают всего лишь несколько глубоководных семейств, но биомасса этих рыб совершенно колоссальная. Да, мы пока не знаем, как ее взять с глубины в 1 километр, как переработать, но теперь знаем, что наши представления о биомассе рыбы в океане были, мягко говоря, не совсем правильными. А оценить биомассу в еще более глубоких слоях, в батипелагиали и абиссопелагиали — у нас даже нет еще технических возможностей.

Мы описали на сегодняшний день всего лишь около 2 млн видов. В год описывается порядка 16 тысяч, а в самые продуктивные, полезные годы — до 20 тысяч новых видов. Что это значит? Чтобы описать очередные два миллиона видов, нам нужны очередные сто лет. Т.е. количество видов на планете существенно больше, чем мы можем описать на современном уровне. Тогда, казалось бы, зачем мы возимся?

Во-первых, это, конечно, процесс познания разнообразия жизни на планете, понимание путей эволюции в разных группах живых организмах. Но, кроме этого, вы понимаете, каждый новый организм — это источник каких-то новых биологически активных веществ. Потому что каждый вид характерен не просто каким-то определенным обликом или геномом, но еще и своей биохимией, продуктами метаболизма. Оказалось, что глубоководные организмы являются источником соединений, очень перспективных для создания новых типов лекарственных препаратов. Например, противоопухолевых средств или новых антибиотиков.

— И наземные бактерии еще не видели этих соединений — значит, у них нет устойчивости?

— Конечно же! Это новый источник очень перспективных антибиотиков.

Другой пример: глубоководные организмы живут очень долго, как правило. У них метаболические процессы идут с более низкой скоростью, чем у мелководных организмов. Есть очень интересная особенность у глубоководных организмов — у них практически нет злокачественных образований. Ведь онкология есть не только у человека, она есть и у животных. А у глубоководных организмов как-то так получается, что этого нет. Есть что поискать, правда?

Из всех известных нам лекарственных препаратов сейчас где-то 60% имеют природное происхождение. Из этих 60% только 1,5% приходится на глубоководные источники. Но если мы посмотрим на эти полтора процента, то 75% из них показывают очень высокую противоопухолевую активность.

В наших экспедициях мы собираем иногда какие-то глубоководные организмы, передаем их нашим коллегам — биохимикам, медикам, фармакологам. Из некоторых из них уже получены химические вещества, которые показывают чрезвычайно высокую эффективность против определенных типов рака. А некоторые страны организуют очень дорогостоящие глубоководные экспедиции сейчас только с одной целью — собрать эти глубоководные организмы, из которых можно получить новые химические соединения.

Да, мы сейчас не можем добывать такие глубоководные ресурсы в больших объемах. Это очень дорого. Однако это важно знать для будущих поколений. Может оказаться так, что новые технологии позволят использовать эти биологические ресурсы.

Мы столкнулись с еще очень интересной проблемой. Многие уникальные глубоководные экосистемы совпадают с зонами концентрации минеральных ресурсов!

Баритовые горы в котловине Дерюгина. Фото предоставлено Андреем Адриановым

Например, мы обследовали с помощью глубоководных роботов две уникальные глубоководные экосистемы в наших дальневосточных морях. Одна из них — это Баритовые горы в районе впадины Дерюгина в Охотском море. Это высокие подводные постройки из сульфидов, они гидротермального происхождения. Там очень интересное глубоководное сообщество, существующее за счет хемосинтеза. Огромная концентрация жизни вокруг этих Баритовых гор! По ним ползают крабы, креветки. А эти Баритовые горы уже стоят у геологов на заметке как область для потенциальной в будущем добычи полезных ископаемых, глубоководных сульфидов.

И другой пример: в Беринговом море есть вулкан Пийпа, недалеко от Командорских островов. Его подножье находится на глубине 4200 метров, а вершина лишь на 300 метров не доходит до поверхности. Такие вулканы — зона с высокой концентрацией кобальтосодержащих марганцевых корок, тоже потенциальная зона для добычи полезных ископаемых. Мы были поражены биологическому разнообразию, которое существует у подножия этого вулкана и покрывает его склоны. Абиссальные участки у подножия вулкана покрыты огромными стадами пасущихся глубоководных голотурий (морских огурцов, морских кубышек). Вот как на бескрайних равнинах в африканской саванне бесчисленные стада антилоп-гну, зебр, так и тут. Все дно покрыто вот этими копошащимися существами. Начинаем двигаться вверх — подводные аппараты у нас прошли от подножия по склону, идем выше — одни сообщества голотурий сменяются другими. Появляются актинии, морские звезды, глубоководные асцидии. И вдруг мы «входим» в зону коралловых рифов! В наших холодных водах, представьте себе, — рифы, образованные кораллами! Это мягкие холодноводные кораллы, на 100% покрывающие поверхность камней и валунов, которые лежат на склоне этого вулкана! И уже ближе к вершине — выходы газогидротермальных источников, где за счет хемосинтеза существуют сообщества морских организмов: моллюсков, креветок, крабов.

Глубоководные голотурии у подножия вулкана Пийпа в Беринговом море. Фото предоставлено Андреем Адриановым

И возникает очень важный вопрос: по-видимому, мы должны задаться целью создания охраняемых морских акваторий не только на мелководье, где мы тропические коралловые рифы охраняем, но и [в местах] уникальных глубоководных экосистем.

— Есть такие международные усилия по созданию морских заповедников, насколько я знаю.

— Да. Но, во-первых, очень много таких экосистем находится вне зон национальных юрисдикций, и пока нет механизмов для того, чтобы учреждать там заповедные акватории.

Но здесь приходится решать задачу, которую и вы тоже упомянули: что правильнее на данный момент? У нас есть какая-то морская акватория. На ней ведется добыча неких биологических ресурсов. Например, в районе Антарктики мы ловим криль, некоторые глубоководные виды рыб и т.д. Одновременно раздаются голоса: в этом районе нужно создать морскую охраняемую акваторию. Какое решение мы должны принимать?

Глубоководные морские звезды-бризингиды, впадина Дерюгина, Охотское море. Фото предоставлено Андреем Адриановым

— Создавать акваторию, конечно! Меня никто не спрашивает, конечно, но я бы сказала именно так. Я просто знаю, что у нас сложная история конкретно с Антарктикой…

— Но ведь понимаете, в чем дело? Приантарктические воды — самая высокопродуктивная область на нашей планете, здесь наибольшая концентрация и запасы морских биологических ресурсов.

А добыча биологических ресурсов очень важна. Миллиард людей на нашей планете попросту голодает! [А еще] несколько миллиардов могли бы существенно улучшить свою диету. И лишь «золотой миллиард» получает все в достаточном количестве.

Кроме этого, те же самые экологи говорят: «Хорошо, давайте снизим давление на Мировой океан, снизим промысел за счет аквакультуры. Давайте все выращивать в аквакультуре, как Китай, который выращивает 50 млн тонн морепродукции». Но эти аквакультурные объекты надо кормить — где вы возьмете столько корма? И Китай ловит огромное количество криля в тех же самых приантарктических районах, чтобы кормить гидробионтов, которых он выращивает в марикультурных хозяйствах.

В Антарктике не такая однозначная ситуация, потому что идеология создания морских охраняемых районов тоже может использоваться как некий механизм давления на своего конкурента за ресурсы. Вот Мировой океан: вы ловите здесь, а я ловлю здесь, все у нас хорошо. Вдруг я говорю: «Да вы знаете, хорошо бы вот здесь организовать морской охраняемый район, акваторию. Нужно же природу охранять?» Вы возражаете: «Стоп, стоп, стоп! Я же здесь ловлю, давай в другом месте». Отлично — здесь ловим, здесь ловим, здесь и здесь — охраняем. Море — это система сообщающихся сосудов. Если вы здесь черпаете, а здесь все будет нетронуто, ресурсы восполнятся довольно-таки быстро. Но я начинаю вас убеждать: «Нет, огородить надо именно там, где вы ловите, потому что именно там совершенно уникальная экосистема, а там, где я ловлю, там все в порядке, запасов много, ничего уникального». Тогда как нам решить эту проблему?

Глубоководные кораллы на склонах вулкана Пийпа. Фото предоставлено Андреем Адриановым

Очень просто. Мы с вами должны на стол наших переговоров положить научные исследования, где мы видим: это уникальная экосистема или, наоборот, не уникальная, но высокопродуктивная — лови, не переловишь!

Но чтобы принимать такие решения, у нас должны быть эти научные результаты. Против научных фактов не попрешь. Но их-то и не хватает.

Все сохранить — это иллюзия. Потому что нам нужны ресурсы. Мы не можем прекратить лов рыбы в океане. Мы не можем прекратить добычу бентоса (донных обитателей). Мы не можем прекратить добычу нефти. В Европе 90% нефти и газа получают с морских месторождений, в Северном море, у побережья Норвегии. Или взять Соединенные Штаты: 15% нефти и 25% газа качаются на морских акваториях. Мы не можем от этого отказаться! Тем более что большая часть минеральных ресурсов, нефти и газа сосредоточена именно в океане. А есть там еще один источник энергоресурсов — газогидраты. Это когда под большим давлением в очень холодной воде молекулы метана и воды образуют корку, внешне похожую на лед. Запасы газогидратов в океане колоссальны, их побольше, чем всех запасов угля, нефти и природного газа на планете. Только никто не умеет их добывать, потому что, если вы поднимаете кусочек газогидрата на поверхность, он тает.

Почему я так долго вам это все рассказываю? Потому что может возникнуть вопрос: зачем нам сейчас эти глубоководные ресурсы? А зачем астроному изучать квазары? Сейчас телескоп «Хаббл» уже устарел, и очередной выводят — очень недешевый — на орбиту, чтобы смотреть на далекие звезды (прим. «Чердака»: имеется в виду телескоп «Джеймс Уэбб»). Зачем?

— Потому что это очень интересно! Потому что мы знаем, что они там есть, и просто не можем сидеть спокойно, зная, что они там есть, а мы про них в неведении находимся. Как-то так? Это вообще в нашей природе.

— Вот! А здесь и интересно, и, что самое главное, без этого мы уже в ближайшее время не проживем — исчерпаем ресурсы суши. А океан — это огромный пока что источник биологических и минеральных ресурсов. Если создадим систему рационального природопользования, человечество получит на долгие-долгие годы, десятилетия и столетия вперед очень хороший ресурс, чтобы нормально развиваться. Но, чтобы принимать правильные решения, нужны научные исследования. Нужна модернизация нашего крайне устаревшего научного флота, нужно строительство новых подводных робототехнических средств!

А сейчас мы даже не понимаем степени изученности наших близлежащих дальневосточных морей! Она очень низкая. Куда бы мы ни ткнули нашими глубоководными роботами — сталкиваемся либо с уникальной экосистемой, либо с совершенно неожиданным биологическим разнообразием.

— Насколько я поняла, то, что есть у нас, тоже представляет интерес не только для нас — в научном плане?

— Конечно! Уникальные глубоководные экосистемы интересны всему мировому сообществу. Например, наши немецкие коллеги были поражены тому огромному биологическому разнообразию, которое оказалось на максимальных глубинах наших Японского, Охотского и Берингова морей. Мы четыре совместные экспедиции сделали и планируем следующую либо в 2019-м, либо в 2020 году — уже в район Алеутских островов. Да, это не наша территория, но там ведь тоже интересно. Курильская цепь, Камчатка, Командорские острова — и пошло: Алеутская гряда, Северо-Западная Пацифика — все очень интересно. Плюс мы проводим самостоятельные экспедиции. У нас есть глубоководные аппараты с манипуляторами. Мы можем собирать глубоководных животных для лабораторных исследований. Прямо сейчас, например, в июне — июле работает наша глубоководная экспедиция на подводных вулканах в Беринговом море. Это экспедиция нашего Национального научного центра морской биологии ДВО РАН. В ней принимают участие наши коллеги и из других научных институтов и университетов России. Если в первой экспедиции в этот район мы делали упор на биологические объекты, то сейчас у нас на борту команда геологов, которая попытается более точно оценить минеральные ресурсы в районе подводных вулканов Берингова моря.

Глубоководные кораллы на склонах вулкана Пийпа. Фото предоставлено Андреем Адриановым

— Вам не кажется, что если бы мы изучали космос, руководствуясь тем, какие ресурсы в космосе можно было бы освоить, то это выглядело бы совсем иначе в плане миссий, которые мы проводим, объектов, которые нам интересны? Вам не кажется, что такая же логика применима к Мировому океану? Что геополитическая идея — там есть что-то, что надо застолбить, — руководит научными действиями?

— Не совсем так. Ученые ведь должны помимо чисто фундаментального, академического интереса думать и о каких-то национальных интересах своего государства. Решать поставленные государством задачи. Например, государство поставило задачу: «Товарищи ученые, скажите, что у нас с подводными экосистемами и с биологическими ресурсами в приантарктических областях?» Потому что возникает вопрос: в каких-то районах что лучше — добывать или сохранять? Такой вопрос возник по некоторым районам в Антарктике. Но со своей стороны государство должно не только ставить такие масштабные вопросы, но и обеспечить возможности для практического решения этих задач со стороны научного сообщества.

Ученые, со своей стороны, тоже должны помогать государству ставить такие актуальные задачи. Давно назрело: «Товарищи ученые, давайте инвентаризируем те минеральные и биологические ресурсы, которые есть в океане? Посчитаем запасы. Не одним же днем живем — надо и о будущих поколениях подумать!» Мне кажется, это правильно.

Ученые должны откликаться на требования времени и на поставленные государством задачи. В конце концов, да, есть и национальные интересы, и геополитические задачи у нашего государства.

Мне кажется, ваш пример с космосом немножко некорректен, и вот в чем. Когда мы говорим об океане, мы говорим о нашей планете, где страны, я еще раз повторюсь, конкурируют за ресурсы между собой, в том числе за ресурсы океана. А когда мы говорим об изучении космоса, то мы все выступаем на одной стороне. Мы — земляне — изучаем ближний и дальний космос. Да, усилиями отдельных стран или международных коопераций. Но мы не конкурируем за районы космоса, участки и ресурсы на других планетах. Здесь мы все вместе. Мы земляне. Пока смотрим на разные планеты и фантазируем, с какой планеты мы можем добывать какие-то полезные ископаемые, а на какую-то эвакуироваться, когда мы изживем все ресурсы на нашей планете Земля. Это в значительной степени далекие фантазии.

— Еще более далекие, чем освоение глубоководных ресурсов?

— Неизмеримо более далекие. Глубоководные ресурсы здесь. Они рядом. Они уже сейчас, если развить технологии в достаточной степени, готовы сослужить эту службу. И эти технологии стремительно развиваются. И России важно не отстать в этом. А космос… Все вот это крайне интересно, но с точки зрения ресурсов, вы понимаете, еще очень далеко.

— То есть здесь аналогия космоса, пусть даже ближнего, и Мирового океана, международных вод, заканчивается? Мы не можем представить себе международные воды как некое общее благо?

— Нет, оно и есть общее благо. Международные воды — это уже общее благо, ресурсы в международном районе Мирового океана — это уже общее благо! Но приобщение к этому общему благу все равно идет с национальных платформ. Например, международное сообщество, тот же самый АНТКОМ — комиссия по сохранению морских живых ресурсов Антарктики, — выдает разрешение отдельным странам на ведение промысла или создание охраняемых районов в приантарктических водах. Международный орган по морскому дну при ООН выдает разрешение на разведку полезных ископаемых, но тоже отдельным странам или международным консорциумам. Он же не выдает всему мировому сообществу. Когда вы получаете квоту на лов в каких-то открытых частях океана, все это оговорено в межправительственных соглашениях. Когда ловят в международных водах, страны же договариваются: у тебя такая акватория, а у тебя такая. Ты ловишь вот здесь и столько, а ты ловишь вот здесь и столько. Квота не выдается всему сообществу. За эти квоты большая конкуренция, и каждый борется за свой национальный интерес в этом «общем благе».

Когда мы изучаем космос, у нас позиция немножко другая. Мы земляне. Это глобальное. Мы представляем нашу планету.

— На Луне, между тем, стоит американский флаг, а не флаг ООН.

— Конечно. Американцы туда первые добрались — там стоит их флаг. А на Северном полюсе в дно океана воткнут флаг России. Хотя и Луна, и полюс — это тоже всеобщее достояние. Кто добрался, тот и поставил. Но, тем не менее, все равно — еще раз говорю: вот здесь, на нашей планете, мы выступаем с точки зрения национальных интересов. И когда добираемся до ресурсов, мы все-таки их делим. А космос — это настолько далеко и абстрактно, что у нас более единая позиция всех стран получается. Мы не говорим, что мечтаем, чтобы внеземная цивилизация вошла в контакт с одной только американской нацией или германской нацией. Нет — с землянами, с людьми.

Я не говорю, что космос менее актуально изучать, чем океан. Изучая космос, мы понимаем, что происходит на нашей планете, какая судьба может ожидать ее в целом, какие силы, излучения оказывают влияние на нас, на живые существа… Но практическое использование дальнего космоса — в очень далеком будущем. Ближний космос — да, очень важен. Например, сканирование поверхности планеты! Сейчас из космоса можно вести даже геологоразведку и экологический мониторинг. Но все-таки, я не знаю, мне океан ближе, чем космос. Он и буквально, и фигурально ближе. Если понадобится что, из океана много что взять можно. А из космоса пока очень сложно.

 Ольга Добровидова

Управление океанических исследований и исследований NOAA

Средняя глубина океана составляет 3 682 метра или 12 080 футов.

Дистанционно управляемый аппарат Deep Discoverer исследует интересный геологический объект во время заключительного погружения экспедиции Windows to the Deep 2018. Изображение любезно предоставлено Управлением исследования океана NOAA. Загрузить изображение (jpg, 36 KB).

В целом океан довольно глубокий; однако его дно не является плоским или однородным, что означает, что глубина воды в океане также различается. Самое глубокое место в океане составляет 11 034 метра (36 201 фут) и находится в Марианской впадине Тихого океана, в месте, которое называется Челленджер-Бад.

Поскольку океан — большое место, и его трудно изучать, если вы будете искать в Интернете глубину океана, вы можете получить ряд результатов.

Самая последняя оценка средней глубины океана в 3682 метра (12 080 футов) была рассчитана в 2010 году учеными из NOAA и Океанографического института Вудс-Хоул с использованием спутниковых измерений. Эти измерения показали, что морское дно намного более ухабистое и гористое, чем было известно ранее, и привели к тому, что средняя глубина океана меньше, чем рассчитывалась ранее.

Хотя спутниковые измерения дали более точные оценки глубины океана, чем мы имели в прошлом, вместо измерения самого морского дна спутники фактически смотрят на морскую поверхность и обнаруживают изменения на таких объектах, как гора на морском дне.Таким образом, картина морского дна, получаемая учеными, далека от совершенства и в не очень хорошем разрешении.

Картографирование морского дна с высоким разрешением, такое как проводимое на корабле NOAA Okeanos Explorer, необходимо для точной настройки спутниковых данных. В настоящее время мы нанесли на карту только около 10 процентов морского дна Земли в высоком разрешении, а это означает, что оценки средней глубины океана остаются всего лишь оценками.

Обучение

1. Вводное заявление и описание

Общая батиметрическая карта океанов (GEBCO) финансируется фондом Nippon Foundation, базирующимся в Токио, Япония, для обучения океанских батиметристов.GEBCO имеет официальные связи с научными и гидрографическими сообществами через Межправительственную океанографическую комиссию (МОК) ЮНЕСКО и Международную гидрографическую организацию (МГО).

GEBCO производит ряд наборов батиметрических данных и продуктов. Это включает глобальные наборы батиметрических данных с координатной привязкой; глобальный набор цифровых батиметрических контуров; Справочник названий подводных объектов ГЕБКО; Цифровой атлас GEBCO; карта мира GEBCO и кулинарная книга IHO-IOC GEBCO — справочное руководство по построению батиметрических сеток.

Батиметрия вносит существенный вклад в решение социальных проблем. Например, потребность в точных и актуальных батиметрических картах и ​​наборах данных с координатной привязкой растет в областях океанографического моделирования для прогнозирования циркуляции океана и ее воздействия на климат, моделирования, которое прогнозирует распространение приливов и цунами, оценки рыбных ресурсов и местообитаний. , оценка воздействия переноса и загрязнения прибрежных отложений, геологическое моделирование эволюции океанических бассейнов, определение границ континентального шельфа (ЮНКЛОС) и оказание помощи Международному органу по морскому дну в управлении океанами.Карты GEBCO обычно используются в качестве базовых карт при ежедневном планировании в региональном масштабе и, часто в глобальном масштабе, в качестве настенных карт везде, где морские ученые собираются для обсуждения своей работы.

GEBCO состоит из сети ученых-добровольцев, гидрографов и инженеров, которые свободно вкладывают свое время, усилия, знания и навыки. GEBCO управляется Руководящим комитетом и поддерживается тремя основными подкомитетами и несколькими специализированными рабочими группами, которые встречаются не реже одного раза в год.Кроме того, NOAA США управляет цифровым центром батиметрических данных в Боулдере, Колорадо, США, в котором хранятся данные батиметрического зондирования океана.

В 2017 году, Seabed 2030, был запущен совместный проект GEBCO и Nippon Foundation. Его цель — облегчить полное картирование дна мирового океана к 2030 году.

В целях расширения сообщества GEBCO и поощрения более молодых ученых и гидрографов к участию в картировании дна океана GEBCO и фонд Nippon учредили Сертификат последипломного образования в области океанской батиметрии (PCOB) в Университете Нью-Гэмпшира (UNH). США.Студенты, окончившие курс, вернулись в свои организации, где они применяют навыки и знания, полученные в ходе курса, для наращивания потенциала в своей стране.

Узнайте больше на страницах проекта в Центре картографирования побережья и океана (CCOM) Университета Нью-Гэмпшира.

2. Право на участие и процесс подачи заявления

студентов для участия в программе PCOB будут отобраны на конкурсной основе. Минимальная квалификация для приема — это четырехлетняя степень бакалавра по смежной науке или инженерной дисциплине и подтверждение способности успешно завершить курсы уровня магистратуры, проводимые на английском языке.Потенциальным кандидатам сообщается, что кандидаты, отобранные для программ предыдущих лет, обладают более высокой квалификацией, чем указанная минимальная. Кандидатам также рекомендуется, что интенсивная курсовая работа требует легкости и плавности письменного и устного английского языка. Процесс отбора будет направлен на отбор кандидатов из широкого географического распределения прибрежных стран.

Из заявок отборочная комиссия составит короткий список наиболее подходящих кандидатов, с которыми будет проведено собеседование с помощью Skype или аналогичного программного обеспечения.На основании собеседований некоторым организациям кандидатов зададут вопрос об их будущем участии в GEBCO и глубоководной батиметрии. На основе их квалификации, указанной в заявке, собеседований и поддержки их домашней организации, шесть студентов будут отобраны для зачисления в программу последипломного образования в Центре прибрежных и океанских карт / Объединенном гидрографическом центре Университета Нью-Гэмпшира (CCOM / JHC) в Дареме, Нью-Гэмпшир, США. Отобранные студенты должны соответствовать минимальным международным вступительным требованиям, установленным Высшей школой Университета Нью-Гэмпшира.

Директор курса и Управление иностранных студентов и стипендиатов Университета Нью-Гэмпшира помогут отобранным студентам пройти все иммиграционные процессы и процессы подачи заявлений. Все сборы, связанные с процессом подачи заявки (для студента), будут покрываться Учебным проектом.

Жилье. Аспиранты обычно проживают в кампусе или рядом с ним с проживанием только для одиноких студентов. Жилье для состоящих в браке студентов не очень много в районе Дарема.Кандидатам настоятельно рекомендуется не брать с собой семью. Стоимость проживания и проживания должен оплачиваться непосредственно студентом.

3. Финансы и сборы

Обучение и сборы будут оплачиваться непосредственно учебным проектом. Помимо платы за обучение, Учебный проект также предоставит каждому отобранному студенту

баллов.

1. Ежегодная стипендия в размере ~ 27 500 долларов США. «На рассмотрении»
2. Компьютерное оборудование, программное обеспечение и учебники, необходимые для прохождения курса.
3. Один билет туда и обратно для студента, чтобы покрыть поездку в UNH от места проживания студента в начале программы и обратно до места проживания студента в конце программы.
4. Обратный перелет и расходы на проживание студента во время одной поездки для получения опыта работы в другом учреждении, занимающемся батиметрией (при наличии возможности).
5. Обратный перелет и расходы на проживание студента для участия в круизе по сбору данных на исследовательском или исследовательском судне (при наличии возможности).

Все остальные расходы должен нести студент.

4. Расположение трассы

Курс будет проходить в Центре картографирования прибрежных районов и океана / Объединенном гидрографическом центре Университета Нью-Гэмпшира (CCOM / JHC) в Дареме, штат Нью-Гэмпшир, США.

5. Сроки проведения курса

Продолжительность курса 12 месяцев. 18-й курс начнется в конце августа 2021 года (финансирование будет подтверждено в конце марта 2021 года фондом Nippon Foundation).

6. Содержание курса

Академическая программа состоит из основных курсов, факультативных курсов и проектов. Студенты должны пройти все основные курсы. Студенты должны пройти один факультатив — студенты могут пройти более одного факультатива с разрешения.

В течение года приглашенные специалисты будут читать лекции по вопросам картографирования океана, особенно актуальным для практиков GEBCO. Кроме того, короткие учебные курсы по использованию распространенных пакетов гидрографической обработки (CARIS, Fledermaus и т. Д.) и другое программное обеспечение и морское дело.

В осеннем семестре (с сентября по декабрь) студенты сдают следующее:

1. OE 874 — Комплексные системы картографирования морского дна (OM 1)
2. ESCI 872 — Прикладные инструменты для картографирования океана (основной)
3. MATH 831 — Математика для геодезии (основной)

Студентам, возможно, придется изучать английский язык (в зависимости от уровня. Оценивается индивидуально)

В семестр J (январь)

1. ESCI 896 (02) — Прикладная океанография для картографов океана

В весеннем семестре (с января по май) студенты будут брать следующее:

1. ESCI / OE 875 — Расширенные темы картографирования океана (OM 2)
2. ESCI 871 — Геодезия и определение местоположения для картографирования океана (основной)
3. ESCI 896 (04) — Батиметрический пространственный анализ (керн)
4. ESCI 896 (06) — Морская геология и геофизика для картографов океана (основной)

Студентам, возможно, придется пройти курс обучения морскому делу (оценивается инструктором на индивидуальной основе)

Обратите внимание, что каждую неделю посетитель проводит одночасовой семинар — он является обязательным для аспирантов.Также обратите внимание, что мы можем составить специальный курс, если есть необходимость и интерес.

Элективные курсы

Учащиеся могут посещать элективные курсы в течение семестров (оценивается индивидуально).
Примеры включают

1. ESCI 858 — Физическая океанография
2. EOS / OE 854 — Океанские волны и приливы
3. ESCI 896 (03) — Прибрежные процессы
4. OE 865 — Подводная акустика

Кроме того, студенты могут найти другие, которые должны быть на уровне 800 или 900.

Летом

Студенты пройдут полевой гидрографический курс (ESCI 972). Также летом студенты могут принять участие в исследовательском круизе и / или совершить рабочий визит в другую исследовательскую лабораторию. Они будут выбраны в соответствии с индивидуальной программой студента и требованиями их работодателей.

7. Итоговая оценка

Директор курса определяет, имеет ли студент право на получение последипломного сертификата по океанской батиметрии на основе оценок, полученных в ходе курсовой работы, экзаменов и участия в программах работы и опыта в море.

8. Дополнительная информация

Запросы на дополнительную информацию следует направлять директору курса.

Пять глубин: местоположение и глубина самого глубокого места в каждом из мировых океанов

Основные моменты

•

Местоположение и глубина самого глубокого места в каждом океане не определены, поскольку ошибочные или вводящие в заблуждение данные сохраняются.

•

Для пояснения мы рассматриваем и оцениваем наборы батиметрических данных с наилучшим разрешением, доступные в настоящее время в общедоступных репозиториях.

•

Самое глубокое место в каждом океане представлено с оговорками и рекомендациями по номенклатуре и определению характеристик.

Abstract

Точное местоположение и глубина самых глубоких мест в каждом из мировых океанов на удивление не определено или, в лучшем случае, неоднозначно. Устаревшие, ошибочные, вводящие в заблуждение или несуществующие данные об этих местах распространяются без исправлений через онлайн-источники и научную литературу. Для пояснения в этом исследовании рассматриваются и оцениваются наборы батиметрических данных с наилучшим разрешением, доступные в настоящее время в общедоступных репозиториях.Самым глубоким местом в каждом океане является отверстие Моллоя в проливе Фрама (Северный Ледовитый океан; 5669 м, 79,137 ° N / 2,817 ° E), ось желоба желоба Пуэрто-Рико (Атлантический океан; 8408 м 19,613 ° N / 67,847 ° З.д.), безымянная глубина Яванской впадины (Индийский океан; 7290 м, 11,20 ° ю.ш. / 118,47 ° в.д.), Глубина Челленджера в Марианской впадине (Тихий океан; 10925 м, 11,332 ° с.ш. / 142,202 ° в.д.) и безымянный глубоко в Южном Сэндвичевом желобе (Южный океан; 7385 м, 60,33 ° ю.ш. / 25,28 ° з.д.). Тем не менее, обсуждаются предостережения в отношении этих местоположений, которые варьируются от опубликованных координат для ряда названных глубин, требующих корректировки, некоторых глубин, которые должны быть временно приостановлены, глубин, которые в настоящее время не имеют названия, и проблем, связанных с переменными и батиметрическими данными с низким разрешением.Предоставляются рекомендации по вышеизложенному, а также по номенклатуре и определению глубин как подводных объектов.

Ключевые слова

Батиметрия

Самые глубокие места

Зона Хадал

Океанические траншеи, пять океанов

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

© 2019 British Geological Survey, составная часть UKRI ‘BGS © UKRI 2018’. Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Самая глубокая часть океана

Начало »Рекорды» Самая глубокая точка океанов

Глубина Челленджера в Марианской впадине — самое глубокое из известных мест в Мировом океане.

Карта Марианской впадины: Карта, показывающая географическое положение Марианской впадины в Тихом океане. Изображение из Справочника ЦРУ.

Измерение самой большой глубины океана

Глубина Челленджера в Марианской впадине — самая глубокая из известных точек в океанах Земли. В 2010 году Центр картографирования побережья и океана США измерил глубину Глубины Челленджера на 10 994 метра (36 070 футов) ниже уровня моря с расчетной точностью по вертикали ± 40 метров.Если гора Эверест, самая высокая гора на Земле,
были размещены в этом месте, он будет покрыт более чем одной милей воды.

Первые измерения глубины в Марианской впадине были выполнены британским исследовательским судном HMS Challenger, которое в 1875 году использовалось Королевским флотом для исследования траншеи. Наибольшая глубина, которую они зафиксировали в то время, составляла 8 184 метра (26 850 футов).

В 1951 году другое судно Королевского флота, также названное «HMS Challenger», вернулось в этот район для дополнительных измерений.Они обнаружили даже
более глубокое место с глубиной 10 900 метров (35 760 футов), определенное эхолотом. Глубина Челленджера была названа в честь корабля Королевского флота, который производил эти измерения.

В 2009 году гидролокатор, выполненный исследователями на борту космического корабля «Кило Моана», управляемого Гавайским университетом, определил, что глубина составляет 10 971 метр (35 994 фута) с потенциальной ошибкой ± 22 метра. Последнее измерение, проведенное в 2010 году, — глубина 10 994 метра (точность ± 40 метров), указанная в верхней части этой статьи, была измерена Центром картографирования прибрежных районов и океана США.

Карта Challenger Deep: Карта, показывающая расположение Challenger Deep на южной оконечности Марианской впадины, к югу от Гуама. Изображение NOAA изменено Kmusser и используется здесь под лицензией GNU Free Document License.

Исследование Глубины Челленджера

Глубина Челленджера была впервые исследована людьми, когда Жак Пикар и Дон Уолш спустились в батискаф Триеста в 1960 году. Они достигли глубины 10916 метров (35 814 футов).

В 2009 году исследователи из Океанографического института Вудс-Хоул завершили самое глубокое погружение с помощью беспилотного роботизированного транспортного средства в Глубине Челленджера. Их роботизированный автомобиль Nereus достиг глубины 10 902 метра.

Почему океан здесь такой глубокий?

Марианский желоб расположен на границе сходящейся плиты. Здесь две сходящиеся плиты океанической литосферы сталкиваются друг с другом. В этой точке столкновения одна из плит опускается в мантию.На линии контакта между двумя плитами изгиб вниз образует желоб, известный как океанский желоб. Пример океанской траншеи показан на схеме. Океанические желоба образуют одни из самых глубоких мест в океанах Земли.

, Землетрясение в Марианской впадине: Карта, показывающая местоположение впадины Челленджера, эпицентра землетрясения в апреле 2016 года, а также направления относительного движения Тихоокеанской и Филиппинской плит. Карта USGS с аннотациями от Geology.com.

Подводный вулканический канал: По мере того, как Тихоокеанская плита вдавливается в мантию и нагревается, вода в отложениях улетучивается, а при плавлении базальта плиты выделяются газы. Эти газы мигрируют на поверхность, образуя ряд вулканических жерл на дне океана. На этой фотографии показаны выходящие газы и пузырьки, движущиеся к поверхности и расширяющиеся по мере подъема. Изображение NOAA.

Землетрясения в Марианской впадине

Марианский желоб расположен вдоль границы плит между Филиппинской и Тихоокеанской плитами.Тихоокеанская плита находится на восточной и южной сторонах этой границы, а Филиппинская плита — на западной и северной сторонах этой границы.

Обе эти плиты движутся в северо-западном направлении, но Тихоокеанская плита движется быстрее, чем Филиппинская плита. Движение этих плит создает сходящуюся границу плит, потому что большая скорость Тихоокеанской плиты заставляет ее сталкиваться с Филиппинской плитой. Это столкновение создает зону субдукции в Марианской впадине, когда Тихоокеанская плита опускается в мантию и под Филиппинскую плиту.

Это столкновение происходит с переменной скоростью вдоль изогнутой границы пластин, но среднее относительное движение находится в диапазоне десятков миллиметров в год. Периодические землетрясения происходят вдоль этой границы плиты, потому что спуск Тихоокеанской плиты в мантию не является плавным и равномерным. Вместо этого пластины обычно застревают из-за накопления давления, но с внезапным скольжением, когда пластины перемещаются от нескольких миллиметров до нескольких метров за раз. Когда плиты скользят, возникают вибрации, которые проходят через земную кору как волны землетрясений.

Когда Тихоокеанская плита опускается в мантию, она нагревается за счет трения и геотермического градиента. На глубине около 100 миль породы нагреваются до точки, при которой некоторые минералы начинают плавиться. Это плавление производит магму, которая поднимается к поверхности из-за ее более низкой плотности. Когда магма достигает поверхности, происходят извержения вулканов. Эти извержения сформировали дугу острова Мариана.

Найдите другие темы по геологии.com:

Скалы: Галереи фотографий вулканических, осадочных и метаморфических пород с описаниями.	Минералы: Информация о рудных минералах, драгоценных камнях и породообразующих минералах.
Вулканы: Статьи о вулканах, вулканических опасностях и извержениях прошлого и настоящего.	Драгоценные камни: Яркие изображения и статьи об алмазах и цветных камнях.
Общая геология: Статьи о гейзерах, маарах, дельтах, перекатах, соляных куполах, воде и многом другом!	Geology Store: Молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, книги, кирки твердости, золотые кастрюли.
	Алмазы: Узнайте о свойствах алмаза, его многочисленных применениях и открытиях.

Марианская впадина: самое глубокое место Земли

1. Создайте задний план в самом глубоком месте на Земле.
Обсудите весь класс. Спросите:

• Какая самая высокая точка в мире и где она находится? (гора Эверест на высоте примерно 8850 метров или 29 035 футов; расположена на границе Непала и Китая)
• Какое самое глубокое место на Земле и где оно находится?

Вызвать ответы учащихся.Затем объясните студентам, что Марианская впадина — самая глубокая часть океана и самое глубокое место на Земле. Его глубина составляет 11 034 метра (36 201 фут), что составляет почти 7 миль. Скажите студентам, что если вы поместите гору Эверест на дно Марианской впадины, пик все равно будет на 2133 метра (7000 футов) ниже уровня моря. Покажите учащимся анимацию Марианской впадины NOAA. Скажите им, что анимация отражает реальные цифровые батиметрические данные, то есть данные измерения глубины воды.

2.Попросите учащихся найти Марианскую впадину на карте.
Покажите учащимся интерактивную карту NG Education и пригласите волонтера, чтобы точно определить местоположение Марианской впадины, которая находится к востоку от Марианских островов. Спросите: В каком океане находится желоб? (Тихий океан) Попросите учащихся отметить ближайшие участки суши — Гуам и Марианские острова. Скажите студентам, что длина траншеи составляет 2500 километров (1554 мили), а ширина — 70 километров (44 мили).

3.Обсудите, кто имеет юрисдикцию над Марианской впадиной.
Пересмотрите понятие юрисдикции. Скажите студентам, что юрисдикция — это власть или право осуществлять власть. Попросите учащихся снова взглянуть на расположение траншеи. Спросите: Кто, по вашему мнению, обладает юрисдикцией и, следовательно, несет ответственность за ресурсы Марианской впадины? Объясните учащимся, что согласно исключительной экономической зоне (ИЭЗ) страна имеет права на все живые и неживые ресурсы на расстоянии до 200 морских миль от ее береговой линии.Чтобы помочь учащимся понять это расстояние в терминах, которые они понимают, попросите их преобразовать морские мили в стандартные мили, умножив морские мили на 1,15, чтобы получить ответ 230 стандартных миль. Обратите внимание на то, что Гуам является территорией США, а Марианские острова входят в состав Содружества США, поэтому юрисдикция принадлежит США.

4. Попросите учащихся определить, как исследователи могут получить доступ к окопу.
Попросите студентов поделиться своими идеями о том, как исследователи могут получить доступ к такой глубокой области.Зайдите на сайт NOAA Ocean Explorer и изучите технологии и фотографии всем классом. Попросите учащихся определить проблемы, с которыми приходится сталкиваться при исследовании самого глубокого места на Земле. Ответы учащихся должны включать темноту, холод и давление.

границ | Картографирование морского дна — проблема истинно глобальной океанской батиметрии

Введение

Мировой океан покрывает 71% поверхности Земли. Это около 362 миллионов квадратных километров от общей площади поверхности (Eakins and Sharman, 2010), но лишь небольшая часть была нанесена на карту прямым наблюдением.В последние несколько лет произошло возрождение признания важности картографирования морского дна, и в настоящее время реализуются многие национальные и международные инициативы. Недавние трагедии, такие как исчезновение рейса Mh470 Malaysia Airlines, а также стихийные бедствия, потеря среды обитания и растущий спрос на морские источники энергии и морские ресурсы, подчеркнули необходимость лучшего знания морского дна (например, Smith et al., 2017). В 2015 году устойчивое развитие наших океанов было нацелено на цели устойчивого развития (ЦУР) Организации Объединенных Наций (ООН), которые направлены на достижение лучшего и более устойчивого будущего для всех к 2030 году.Цель 14 — Жизнь под водой — направлена ​​на сохранение и устойчивое использование океанов, морей и морских ресурсов за счет, помимо прочего, расширения научных знаний и исследовательского потенциала (United Nations, 2015). В 2017 году ООН провозгласила Десятилетие наук об океане в интересах устойчивого развития (2021–2030 гг.) Для содействия устойчивому управлению океаном, подчеркнув необходимость наблюдения за океаном и его исследований. В то же время в рамках проекта Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030 Project была поставлена ​​задача обследовать дно океана по всему миру к 2030 году.Кроме того, межправительственные соглашения, в том числе Заявление Голуэя (2013 г.) для Северной Атлантики и Заявление Белен (2017 г.) для всей Атлантики, направлены на поощрение совместных исследований океана с использованием батиметрических карт в их основе. Все эти инициативы дали мощный толчок к лучшему пониманию наших океанов, а также повысили осведомленность о преимуществах обмена данными как исследовательским, так и коммерческим секторами, чтобы уменьшить дублирование усилий и смягчить воздействие на окружающую среду.

Несмотря на сбор данных за столетия и, в последние десятилетия, внедрение новых и улучшенных методов зондирования, глубина океана была определена на менее чем 18% морского дна с помощью эхолотов с разрешением около 1 км (Mayer и др., 2018). Нынешние темпы прогресса недостаточны для выполнения задачи по составлению карт Мирового океана в ближайшем будущем без международного сотрудничества, соответствующих стратегий и значительных технологических достижений.Значительные части района за пределами национальной юрисдикции, где международный орган по морскому дну (ISA) организует и контролирует деятельность, связанную с ресурсами на морском дне и недрах (United Nations, 1982), до сих пор не нанесены на карту. Исключение составляют области, представляющие интерес для морской индустрии и разведочные районы, которые ISA выделяет подрядчикам для разведки глубоководных минеральных ресурсов. Исследования морского дна также хорошо развиты в исключительных экономических зонах (ИЭЗ) прибрежных государств, которые имеют возможности и средства для проведения картографических съемок.Для лучшего понимания морской среды и разработки режимов устойчивого управления Мировым океаном необходимо всеобъемлющее и систематическое обследование дна мирового океана.

В этом документе рассматриваются усилия, предпринятые до настоящего времени для создания действительно глобальной карты батиметрии океана, полученной на основе прямых наблюдений. Обзор текущего состояния картографирования морского дна представлен с особым акцентом на решениях для крупномасштабного картографирования океана. Начиная с краткого обзора истории картирования морского дна, предшествовавшего последним разработкам, включая усилия по компиляции данных, он подчеркивает важность батиметрических данных и дает примеры их использования для социальных и экологических выгод.Затем представлен набор репозиториев и обобщений в качестве примеров передовой практики для компиляции батиметрических данных, архивирования исходных данных, обнаружения и доступности данных. Все эти инициативы требуют стратегии, которая могла бы объединить усилия для выполнения задачи картографирования Мирового океана. Проект Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030 призван способствовать этому посредством глобальной координации и наращивания потенциала, и он кратко представлен в этом контексте. Будет обсуждена задача картирования пробелов и проиллюстрирована сеть сообществ морского дна с ее основными связями.Наконец, дается обзор будущего картирования морского дна, включая ключевые рекомендации.

История картирования морского дна

Как мы составляем карту?

Батиметрия занимается топографией морского дна. История этой области гидрографии насчитывает более 3000 лет, и первые свидетельства измерения глубины воды появились в исторических записях из Древнего Египта (Theberge, 1989). Первыми измерительными приборами были измерительные столбы и тросы с прикрепленными к ним грузами.Первое крупномасштабное научное применение свинцовых гирь произошло во время океанографической экспедиции HMS Challenger вокруг земного шара в 1870-х годах. Такие «отвесные» измерения были стандартной практикой до начала 20 века.

Основа для замены отвесов акустическими методами была заложена в конце 15 века, когда Леонардо да Винчи обнаружил, что шум корабля можно услышать под водой издалека, тем самым обнаружив, что звук распространяется под водой (Urick, 1983).В настоящее время большая часть информации, которую мы получаем из окружающей среды океана, доставляется к нам с помощью звуковых волн, аналогичных информации, переносимой электромагнитными волнами над водой. Толчком для дальнейшего развития подводных акустических методов в начале 20-го века была необходимость обнаружения подводных объектов, примером которой являются поиски затонувшего в 1912 году Титаника, а также подводные войны во время Первой мировой войны (Lurton, 2002). . На этот раз знаменует начало эры эхолота.

Однолучевые эхолоты (SBES)

Разработка SBES привела к значительному улучшению с точки зрения точности и эффективности по сравнению с более ранним оборудованием. SBES сконфигурированы с пьезоэлектрическими преобразователями на кристалле или керамике, которые могут генерировать и принимать акустические сигналы. Глубина морского дна определяется путем измерения времени двустороннего распространения звуковой волны, которая направляется к морскому дну и обратно. Этот метод в сочетании с точными измерениями времени распространения акустической волны заложил основу для этой истории успеха (Mayer, 2006).

Многолучевые эхолоты (MBES)

Многолучевые эхолоты стали общедоступными в 1970-х годах (например, Glenn, 1970; Renard and Allenou, 1979), что совпало с разработкой спутниковой навигационной системы глобального позиционирования (GPS), обеспечивающей высокую пространственную точность для окружающей среды. измерения по всему миру. Многолучевые системы излучают веер звука и слушают отраженные эхо излучаемых сигналов в узких секторах, перпендикулярных этому вееру, что приводит к отображению полосы морского дна, а не просто линии.Их преимущество состоит в том, что они собирают батиметрические данные с более высоким разрешением и делают работу по картированию намного более эффективной за счет картирования области за гораздо более короткое время по сравнению с SBES. Современные системы могут иметь несколько сотен лучей и обеспечивать углы захвата от 120 до 150 градусов.

Площадь морского дна, которую вводит акустический луч, в основном зависит от ширины луча передающего и принимающего лучей, угла раскрытия, выбранного геодезистом, и глубины воды. Небольшие углы и небольшая глубина воды обычно приводят к меньшим «акустическим следам» и, следовательно, к данным с более высоким разрешением, чем большие углы и более глубокие глубины воды, из-за расширения луча при его прохождении через толщу воды (Lurton, 2002).Это означает, что данные с очень высоким разрешением могут быть получены с использованием судов на мелководье, но разрешение уменьшается с увеличением глубины воды. На большой глубине с этой проблемой могут справиться транспортные средства, эксплуатируемые у морского дна.

Батиметрические данные, полученные со спутников (SDB)

В прибрежной среде используются два других метода картирования морского дна. Сбор батиметрических данных с помощью судовых систем на мелководье занимает значительно больше времени и опасен, чем сбор глубоководных данных.SDB из мультиспектральных спутниковых изображений, разработанных в 1970-х годах, может использоваться для картирования мелководных участков, где позволяет прозрачность воды. Спутниковые платформы собирают данные в нескольких спектральных диапазонах, охватывающих видимые и инфракрасные участки электромагнитного спектра. Оценки глубины воды основаны на ослаблении яркости в зависимости от глубины и длины волны в водной толще (Pe’eri et al., 2014; IHO and IOC, 2018).

Обнаружение света и определение дальности (LIDAR)

Другой вариант картирования мелководных участков — использование батиметрического лидара, метода, который передает лазерные импульсы с бортовой платформы и измеряет их возврат.Глубина воды рассчитывается по разнице во времени между отражением от поверхности воды и отражением от морского дна (Irish and White, 1998). Однако использование таких оптических решений ограничено мелкими участками с оптимальной прозрачностью воды.

Спутниковая альтиметрия

Первые альтиметрические спутники были запущены в 1970-е годы. Высотомеры измеряют не глубину океана напрямую, а высоту поверхности океана, на которую, помимо прочего, влияют гравитационные эффекты топографических объектов на морском дне.Когда была впервые выпущена первая цифровая модель местности (ЦМР), полученная с помощью спутниковой альтиметрии, она произвела революцию в изучении тектоники плит. Данные альтиметрии имеют гораздо более низкое горизонтальное разрешение, чем судовая батиметрия, и дают оценки глубины, которые по своей природе недоопределены. Однако они могут выявить крупные геоморфологические особенности дна океана. Разрешение объектов с горизонтальным масштабом всего 6–9 км может быть достигнуто в идеальных условиях в глубоководных районах океана (Sandwell et al., 2006).Смит и Сандвелл (1997) опубликовали топографическую карту Мирового океана с разрешением от 1 до 12 км, объединив данные глубин, полученные с судов, и данные о морской гравитации, полученные со спутниковой альтиметрии. С тех пор гравитационные модели, на которых основаны топографические карты, обновлялись несколько раз (Sandwell et al., 2014).

Текущие события и планы на будущее

Чтобы преобразовать замеры глубины в батиметрическую поверхность, необходимо предпринять несколько шагов. Наблюдается тенденция к разработке эффективных программ автоматизации, которые включают сбор данных, передачу данных с судна на берег и обработку данных.Задача Shell Ocean Discovery XPRIZE (2015–2019) — «Раскрытие тайн глубоководного моря» — разработанная для ускорения инноваций для быстрого и беспилотного исследования морского дна, является одним из примеров, который удовлетворяет потребность в новых технологиях для достижения поставленных целей. различных океанских инициатив.

Автономные системы

Современные многолучевые эхолоты имеют размер и потребляемую мощность, что делает их пригодными для автономной работы. Использование автономных надводных аппаратов (ASV) и автономных подводных аппаратов (AUV), оснащенных такими эхолотами, может освободить суда от специальных картографических работ (Рисунок 1).Время и человеческие ресурсы (и, следовательно, затраты), связанные с получением батиметрических данных с судов, могут быть значительными. Ведущие компании в отрасли разрабатывают системы связи между судном и берегом, чтобы сократить количество людей, необходимых на борту, и в то же время обеспечить полную оперативность исследования (например, Haugen, 2018). Улучшенная связь между судном и берегом не только обеспечивает средства для удаленного управления геодезическими операциями, но также может гарантировать быструю и автономную доставку недавно полученных многолучевых данных в исследовательские институты, геодезические компании и, в идеале, в хранилища данных.Связь все еще может быть ограничена пропускной способностью и высокими затратами, ограничивающими передачу больших объемов данных. Альтернативной стратегией является автоматическая обработка данных на судне и создание продуктов, которые достаточно малы, чтобы их можно было легко передавать по доступному соединению (например, Hamilton, 2018).

Рис. 1. Художественное изображение АПА, выполняющего глубоководную многолучевую съемку (любезно предоставлено Томом Квасницкой / Нико Огюстином, GEOMAR).

Обеспечение автономного сбора данных также может снизить риски безопасности, позволяя операторам избегать опасных ситуаций и при этом иметь доступ к традиционно недоступным регионам, например.g., подо льдом или в областях со сложной навигацией, таких как мелководье, крутые склоны или вулканические районы (например, Lucieer et al., 2016; Carlon, 2018). Более того, на глубоководных АПА и дистанционно управляемых аппаратах (ДАА) можно получать многолучевые данные с гораздо более высоким разрешением, чем у судовых систем, поскольку они не ограничиваются морской поверхностью (Wynn et al., 2014; Kelley et al., 2016; Lucieer and Forrest, 2016) с самыми совершенными транспортными средствами, достигающими глубины почти 11000 м (например, Bowen et al., 2007). В то время как ROV управляются дистанционно и питаются от корабля, AUV работают независимо, а их дальность действия ограничивается только бортовым источником питания (Huvenne et al., 2018). Развертывание этих систем картографирования дна в настоящее время все еще неэффективно для картографирования больших территорий, отчасти из-за их низкой скорости по сравнению с кораблями. Однако в случае с АНПА это может быть компенсировано несколькими транспортными средствами, работающими в тандеме. Кроме того, точность позиционирования АНПА по-прежнему ограничена, и в настоящее время они не могут сделать судовые исследования устаревшими, поскольку все еще важно приблизительно понимать батиметрию района, прежде чем подводный аппарат может быть отправлен на дно. .

Автоматизированная обработка данных и обеспечение качества

Обработка необработанных многолучевых данных в высококачественный информационный продукт, часто в ЦММ с координатной сеткой с наилучшим возможным разрешением, может потребовать значительных затрат времени и ресурсов на очистку данных, интеграцию вспомогательных данных и привязку к сетке (Lamarche et al., 2016). Предпринимаются многочисленные попытки ускорить этот процесс, особенно в отношении постоянно растущих объемов данных. При адекватной плотности данных, достигаемой за счет перекрытия линий обследования, статистические фильтры могут использоваться для автоматической очистки данных для выявления и исключения всплесков или выбросов, но с минимальным выигрышем во времени.Все современные программы для обработки батиметрии предлагают определенный уровень фильтров и автоматизации, но все же необходим тщательный анализ продукта человеком. В целях дальнейшего повышения эффективности очистки и обработки данных была разработана модель CUBE (комбинированная оценка батиметрии неопределенности) (Calder and Mayer, 2003). В рамках этой процедуры для каждого зондирования рассчитывается TPU (общая распространяемая неопределенность), который объединяет информацию о точности позиционирования, условиях окружающей среды и характеристиках системы в одно значение.TPU используется для взвешивания вкладов каждого зондирования в оценку глубины в определенной позиции (узле сетки). Помимо этого, были предложены другие автоматические методы для надежного сокращения объема батиметрических данных (например, Rezvani et al., 2015). Вообще говоря, автоматическая обработка многолучевых наборов данных, потенциально предлагая способы минимизировать обработку и другие ресурсы, связанные со сбором данных, в некоторых случаях может привести к потере информации и распространению ошибок.

Кроме того, чтобы обеспечить соответствие батиметрических данных целевому назначению, необходим процесс обеспечения качества (ОК). Обычно он включает в себя ручные усилия и работу с рядом различных инструментов для проверки и проверки полученных данных по ряду проблем, таких как повреждение файлов, точность и согласованность, пробелы в покрытии или артефакты в данных. МГО уже разработала Стандарты гидрографических съемок (Международное гидрографическое бюро, 2008 г.), которые обеспечивают минимальные стандарты, помогающие повысить безопасность судоходства.Однако, по сравнению с другими технологиями, картографирование морского дна менее стандартизировано в сообществе. Следовательно, процесс обеспечения качества может способствовать созданию передовых методов сбора и обработки данных и облегчить компиляцию собранных данных.

Зачем нужны батиметрические данные?

Знание батиметрии важно для самых разных целей, начиная с фундаментального понимания геологических и океанографических процессов, влияющих на нашу планету. Ранние профили эхолокации через Атлантический океан, например, позволили Брюсу Хизену и Мари Тарп понять взаимосвязь между срединно-океаническими хребтами и сейсмичностью землетрясений и сыграли важную роль в признании одного из самых значительных сдвигов парадигмы в науке — развития гипотезы распространения морского дна и тектоники плит (Hess, 1962).

Опрос пользователей картографирования морского дна, проведенный в 2018 году компаниями Geoscience Australia и FrontierSI, собрал информацию от национальных и международных заинтересованных сторон во всех секторах. Он показал, что картирование местообитаний и гидрографические карты были наиболее распространенными приложениями для использования батиметрических данных с высоким разрешением (Amirebrahimi et al., В печати).

Батиметрия морского дна необходима для безопасности судоходства и для установления границ расширенного континентального шельфа (ECS) в соответствии с Конвенцией Организации Объединенных Наций по морскому праву (UNCLOS) (Jakobsson et al., 2003). Это свидетельствует о том, что подробное знание прибрежной батиметрии страны также имеет жизненно важное значение для политических и коммерческих целей. Несколько других примеров использования батиметрических данных более подробно рассматриваются ниже.

Mh470

Недавняя потеря рейса Mh470 Malaysia Airlines высветила отсутствие детальной батиметрии в обширных районах Мирового океана. Существующие данные в районе поиска были основаны на батиметрической модели, полученной на основе информации о морской гравитации, оцененной с помощью спутниковой альтиметрии в сочетании с данными сонарного зондирования (Smith and Sandwell, 1997).Во время поиска фюзеляжа одно- и многолучевого охвата данных в этом районе было недостаточно для развертывания глубоководных приборов для проведения детального обследования морского дна (Picard et al., 2017), и поэтому батиметрические данные с судов имели быть собранным. Сравнивая эти недавно полученные данные высокого разрешения с смоделированными данными (Рисунок 2), было обнаружено, что 38% ячеек сетки отличались по вертикали от данных высокого разрешения более чем на 100 м с максимальными различиями 1900 м (Picard et al. al., 2018).

Рис. 2. Вид сверху на зону морского дна желоба Диамантина в юго-восточной части Индийского океана. На изображении занавеса сверху вниз показано увеличение разрешения данных между данными батиметрии, полученными с помощью альтиметрии, полученными из модели SRTM15_PLUS (Olson et al., 2016), и многолучевой батиметрией с координатной сеткой с горизонтальным разрешением 110 м, которая была получена для облегчения поиска. на рейс Mh470 авиакомпании Malaysia Airlines. Изображение изменено на основе карты истории Mh470 (правительство Австралии, 2017 г.).

Исследования опасностей

Морские геологические опасности беспокоят не только прибрежные сообщества, но и отрасли, связанные с морской инфраструктурой. Оценки геологической опасности в морской сфере в основном основаны на батиметрических данных. Хотя батиметрические данные являются лишь моментальным снимком, они углубляют понимание структуры морского дна и помогают выявить потенциальные риски, связанные с опасными процессами, такими как обрывы склона или течения мутности, а при повторных исследованиях можно использовать для отслеживания изменений морского дна с течением времени ( Chiocci et al., 2011). Ясно, что требуется батиметрическое разрешение, соответствующее целевым характеристикам. Морфология морского дна также связана с формированием и распространением цунами и имеет жизненно важное значение в контексте прогнозирования цунами. Как правило, батиметрические данные представляют собой фундаментальный набор данных для решения растущих проблем, связанных с изменением климата (Stocker et al., 2013; Fenty et al., 2016).

Модели циркуляции океана

Батиметрические данные также имеют основополагающее значение для нашей способности моделировать циркуляцию океана, поскольку прогнозируемое местоположение ключевых особенностей циркуляции, таких как точка отделения Гольфстрима от побережья Соединенных Штатов, в значительной степени зависит от точного представления топографии в модели в вопрос (Thompson, Sallée, 2012; Gula et al., 2015). Точно так же точные модели океана могут иметь большое влияние на способность моделей климата моделировать глобальные явления, такие как явления Эль-Ниньо (например, Santoso et al., 2011). Требования к разрешающей способности данных батиметрии для моделей ограничены разрешением, которое могут достичь сами модели океана. Поскольку это разрешение постоянно увеличивается, возрастает потребность в батиметрии морского дна с лучшим разрешением.

Установки на морском дне

Развитие морской инфраструктуры, например прокладка кабеля, установка трубопроводов и платформ, закрепление буровых установок или развертывание машин, требует батиметрических данных с высоким разрешением.Оценка состояния окружающей среды, необходимая перед любой промышленной деятельностью, затрагивающей морское дно, начинается с геоморфометрического анализа региона. Потребность в батиметрических данных с высоким разрешением для мониторинга деятельности на морском дне в будущем возрастет (Clark et al., 2017; Ellis et al., 2017). Идентификация и характеристика районов, подходящих для добычи полезных ископаемых на морском дне, также зависят от точной батиметрической информации (например, Hein et al., 2009). Например, области минерализации морского дна от систем гидротермальных жерл могут быть предсказаны с использованием батиметрических данных с высоким разрешением.

Морской заповедник

Точная информация о морском дне, прежде всего батиметрические данные с высоким разрешением, необходима для достижения цели защиты не менее 10% мирового океана к 2020 году (Целевая задача 11 Конвенции ООН по биоразнообразию, Айти, Sala et al., 2018) и для поддержки достижение ЦУР 14 — Жизнь под водой — Повестки дня в области устойчивого развития на период до 2030 года. Морские охраняемые районы (МОР) предназначены для защиты морской среды, но в большинстве случаев их первоначальное назначение и разработка планов управления затруднены из-за отсутствия точных знаний о распределении морских видов и местообитаний.Прямое визуальное наблюдение за каждой частью морского дна для этой цели — нереалистичное ожидание, поэтому параметры окружающей среды все чаще используются для прогнозов среды обитания (Howell et al., 2011 Rengstorf et al., 2014). Батиметрия, особенно для бентосных видов, оказалась одним из основных движущих факторов распространения видов. В дополнение к информации о глубине было продемонстрировано, что связанные переменные, такие как уклон, аспект, кривизна и изменчивость ландшафта, действуют как важные предикторы в моделях распределения бентосных видов (Wilson et al., 2007). В частности, в районах, где отсутствует биологическая информация, наличие надежных батиметрических данных дает менеджерам по охране окружающей среды возможность создать базовую карту среды обитания, которая будет руководить разработкой планов управления.

Источники батиметрических данных

Один крупный по площади источник высококачественных батиметрических данных — это исследовательские экспедиции, проводимые рядом исследовательских и правительственных учреждений по всему миру. Данные традиционно хранятся в принимающих учреждениях и используются для конкретных исследовательских целей.Исключениями являются индивидуальные соглашения, например, с финансирующими агентствами, которые обязывают организации делать свои данные общедоступными по истечении определенного времени. Благодаря более широко принятой политике обмена данными учреждениям рекомендуется архивировать свои данные в центральных репозиториях и порталах с открытым доступом, где данные могут быть легко обнаружены и свободно доступны для более широких целей. Таким образом, данные собираются один раз и могут использоваться многократно. Совместное использование этих данных для повторного использования гарантирует, что новые усилия по сбору данных могут быть сосредоточены на неизведанных регионах, и максимизирует отдачу от государственных инвестиций.

В ИЭЗ страны за картографирование обычно несут ответственность национальные гидрографические службы. Во многих частях мира они тесно связаны с военными организациями, что отражает ключевое значение батиметрии для военно-морских и оборонных операций. Гидрографические службы несут юридическую ответственность за безопасность судоходства в соответствии с Международной конвенцией по охране человеческой жизни на море (СОЛАС) 1974 года. Учитывая физические ограничения на сбор больших площадей батиметрических данных на мелководье, описанные выше, получение этих данных часто является дорогостоящим. сроки доставки.Некоторые национальные гидрографические службы присоединяются к растущей тенденции предоставления доступа к своим владениям. Однако конфиденциальность некоторых из этих данных, связанная с национальной безопасностью, ограничивает доступ к батиметрической информации.

Еще одним источником значительных объемов батиметрических данных являются коммерческие исследовательские компании. По мере того, как коммерческие исследования и разработка морской среды становятся все более обширными, коммерческие геодезические компании работают, чтобы предоставлять данные съемки с высоким разрешением своим коммерческим клиентам.Хотя объем этих данных может быть ограничен районами с потенциалом экономического развития, они часто имеют очень высокое разрешение и высокое качество. Поскольку владельцами данных обычно являются клиенты, в прошлом не было принято делать эти данные общедоступными. Однако некоторые исследовательские компании прилагают усилия для того, чтобы донести до своих клиентов более широкую значимость и общественную пользу этих данных, открывая возможность значительного расширения открытого доступа к этим данным в будущем.

Данные о транзите — максимальное использование каждой морской мили

Научно-исследовательские суда, работающие на международном уровне, обычно имеют длинные транзитные маршруты, независимо от того, следуют ли они из порта в район исследования или между различными районами исследования. Часто эти маршруты ведут их через международные воды, где запись данных не ограничена. В нескольких странах действуют процедуры сбора таких данных и их публикации.

В США в 2009 году была инициирована программа Rolling Deck to Repository (R2R), чтобы гарантировать, что все текущие данные, полученные на борту Академического исследовательского флота США, документируются и архивируются в публичных репозиториях.Данные по каждому рейсу обычно отправляются оператором судна в R2R, который обеспечивает доставку в соответствующее национальное хранилище. Этот проект привел к значительному увеличению объема многолучевых данных, доступных в Центре данных Международной гидрографической организации по цифровой батиметрии (IHO DCDB). В 2011 году был сформирован Консультативный комитет по многолучевому оборудованию для помощи в координации многолучевых калибровок и системного мониторинга для Академического исследовательского флота США, а также для разработки и публикации общедоступных инструментов и передовых практик для операционных процедур, которые способствуют приобретению высококачественных многолучевые данные.Эти проекты преследуют общую цель продвижения высококачественных общедоступных данных и поощрения сбора данных о транзите.

В 2015 году три немецких исследовательских судна (RV Maria S. Merian , RV Meteor и RV Sonne ) начали сбор многолучевых данных о своих транзитных маршрутах, ежегодно составляя карту примерно 200000 км ² . Недавно RV Polarstern , четвертое немецкое исследовательское судно, и голландское RV Pelagia заявили о своем намерении присоединиться к этому подходу.Данные о транзите отправляются в Центр изучения океана им. Гельмгольца GEOMAR в Киле, Германия, где данные обрабатываются и создается несколько информационных продуктов. Эти данные интегрированы в международный издатель Pangea Data Publisher для наук о Земле и окружающей среде, а также в IHO DCDB. Сбор данных активно поддерживается экипажем корабля и, как правило, главными учеными. Ключевое значение для получения этой поддержки имело обязательство сделать данные доступными для всех.

Еще один подтверждающий пример важности транзита — поиск рейса Mh470.Подрядчиков по картированию морского дна попросили и дали согласие на очень раннем этапе сбора данных (бесплатно) во время транзита между районом поиска и портом захода и, по возможности, использовать покрытие. После более чем 3 лет эксплуатации транзитные данные составили ∼432000 км ² , что в 1,5 раза больше площади поиска (238000 км ² ). Эти данные имели такое же разрешение, что и область поиска, однако они имеют меньшее качество и меньшую плотность из-за характера транзитного захвата.В целом данные, собранные для поиска рейса Mh470, были доступны в свободном доступе, но по-прежнему составляют лишь 1% морского дна Индийского океана (Picard et al., 2017).

Батиметрия, полученная краудсорсингом

IHO имеет опыт поощрения как новаторских способов сбора данных, так и инициатив по максимизации данных для лучшего понимания батиметрии морей, океанов и прибрежных вод. В 2014 году МГО на своей Пятой внеочередной Международной гидрографической конференции признало, что нельзя полагаться только на традиционные исследовательские суда для решения наших проблем дефицита данных, и согласился с необходимостью поощрения и поддержки всех моряков в их усилиях по «картированию» пробелы.Одним из результатов конференции стала инициатива по поддержке и предоставлению возможности морякам и профессионально укомплектованным судам собирать батиметрические данные с использованием краудсорсинга (CSB) для использования в качестве мощного источника информации в дополнение к более строгим и научным батиметрическим исследованиям, создаваемым гидрографическими службами, промышленностью, и исследователи по всему миру.

Рабочая группа МГО CSB, в состав которой входят международные научные, правительственные и коммерческие гидрографические эксперты, получила задание от IHO разработать руководящий документ, призванный дать возможность как можно большему количеству моряков нанести на карту пробелы в батиметрическом покрытии Мирового океана.Документ, который станет принятой публикацией IHO в 2019 году, описывает, что составляет CSB, установку и использование регистраторов данных, предпочтительные форматы данных и инструкции по отправке данных в DCDB IHO. Документ также предоставляет информацию о неопределенности данных, чтобы помочь сборщикам данных и пользователям данных лучше понять проблемы качества и точности CSB. В настоящее время рабочая группа сосредоточена на разработке плана действий, охватывающего «почему, что, где и как», чтобы побудить все суда в море собирать батиметрические данные в рамках повседневных операций моряка.

Под руководством рабочей группы национальные центры экологической информации (NCEI) NOAA реализовали возможность архивировать, обнаруживать, отображать и извлекать глобальные краудсорсинговые батиметрические данные, полученные от моряков со всего мира. Эти данные хранятся в IHO DCDB, который предлагает доступ к архивам океанических, атмосферных, геофизических и прибрежных данных (Jencks et al. «Citizen-Science for the Future: Advisory Case Studies from Around the Globe», этот выпуск).

Выпуск данных из национальных архивов

Во многих странах хранятся большие объемы батиметрических данных, но получить к ним доступ часто бывает сложно.Страны, предоставляющие неограниченный доступ к своим хранилищам данных, по-прежнему являются исключением. Батиметрические данные страны в идеале могут быть заархивированы в национальном хранилище данных, но в действительности они часто распределяются по нескольким архивам данных и институциональным репозиториям по всей стране. Некоторые из этих архивов имеют политику открытого доступа, соответственно, данные не доступны для других. Данные, которые находятся в свободном доступе, часто нельзя загрузить напрямую, они доступны только по запросу.Другая проблема заключается в том, что национальные архивы данных часто известны только в соответствующей стране, но не за рубежом, что затрудняет поиск данных.

Доступность батиметрических данных регулируется национальным законодательством каждой страны. Если страна решает сделать свои данные доступными, остается вопрос, как сделать эти данные доступными для обнаружения и доступа заинтересованного пользователя. Несколько батиметрических синтезов, некоторые из которых описаны ниже, решают этот вопрос. Другой совместный подход был начат в рамках исследовательского и инновационного проекта EU Horizon 2020 AtlantOS Optimizing and Enhancecing the Integrated Atlantic Ocean Observing System .Проект охватывает различные дисциплины, в том числе картографирование морского дна, с целью улучшения судовых сетей наблюдений. В рамках этого подхода несколько европейских центров обработки данных работают вместе, чтобы отслеживать глубоководные батиметрические данные и интегрировать их в IHO DCDB, чтобы сделать их доступными и удобными для специалистов и неспециалистов. Стандартный рабочий процесс, связанный с интеграцией данных в IHO DCDB, включая предоставление метаданных и передачу данных, был успешно установлен для будущей передачи данных.

Разглашение частных и коммерческих данных

Источником батиметрических данных, который до недавнего времени использовался плохо, является большой объем данных, собираемых коммерческими геодезическими компаниями. По большей части эти данные принадлежат клиентам исследовательских компаний, которые их собирают. В результате данные первичного опроса не могут быть размещены в открытом доступе или внесены в проекты картографии без явного разрешения этих клиентов.

На основании опроса пользователей Amirebrahimi et al.(в печати) подчеркнул, что большинство участвующих организаций готовы внести свой вклад в национальные или международные картографические инициативы. Однако обычно это делается в индивидуальном порядке. Нежелание частных компаний или их клиентов предоставлять свои данные в общественное достояние было напрямую связано с финансовой стороной сбора данных и установлением соответствующей лицензии на использование данных. Покрывая стоимость сбора данных, организации часто считают данные своей интеллектуальной собственностью и, соответственно, не хотят легко делиться ими с другими.Дополнительные препятствия для раскрытия данных могут включать, помимо прочего, соображения безопасности и конфиденциальности данных. Воспринимаемая чувствительность данных иногда настолько высока, что организации даже не желают публиковать охват или метаданные данных обследования.

GEBCO работает над построением отношений с геодезическими компаниями и их клиентами, чтобы раскрыть данные, которыми они владеют. Первое соглашение было заключено в начале 2018 года с Fugro, крупной оффшорной компанией, предоставляющей геотехнические и исследовательские услуги, которая получает огромное количество батиметрических данных с глобальным флотом океанских исследовательских судов.По мере того, как они перемещают суда от проекта к проекту, у них также есть возможность собирать данные во время транзита в качестве формы вклада CSB. С момента запуска программы в IHO DCDB было передано более 167 000 км ² многолучевых батиметрических данных.

Кроме того, Fugro начала информировать своих клиентов об этом подходе и начала изучать, существуют ли какие-либо условия, на которых они могли бы рассматривать возможность передачи данных. Во многих случаях, как упоминалось выше, эти наборы данных могут содержать чувствительную для рынка информацию, и когда это так, определяется, может ли снижение разрешения и / или задержка выпуска смягчить любые опасения по поводу конфиденциальности данных.В первую очередь, предоставление простых метаданных, позволяющих идентифицировать зону охвата данными и характеристики данных, является шагом вперед в идентификации уже обследованных районов морского дна, даже если данные еще не могут быть опубликованы.

После успеха инициативы Fugro в настоящее время развивается сотрудничество с другими коммерческими партнерами. Разрабатываемая передовая практика, продвигающая публичный доступ к транзитным данным через IHO DCDB в сочетании с потенциально ограниченным выпуском коммерчески конфиденциальных данных, в настоящее время поощряется во всей индустрии морских изысканий.Ожидается, что этот подход не устранит потребность в услугах по описанию морских объектов, а скорее увеличит их спрос. Только через комплексное картирование океана можно будет узнать интересующие его области. Ожидается, что в этих областях интересов по-прежнему потребуются картографические услуги с высоким разрешением для поддержки морских проектов и деятельности.

Хранилища и обобщения батиметрических данных

Центры обработки данных

действуют как центральные репозитории для безопасного архивирования исходных данных и, в идеале, предоставляют ресурсы для обнаружения и доступа к данным.Эту функцию выполняют многие международные, региональные и национальные хранилища, в том числе некоторые национальные гидрографические службы. Хотя мы признаем усилия некоторых стран по созданию и управлению национальными центрами обработки данных [например, Австралия с порталом морских данных Geoscience Australia, Япония с DARWIN от Японского агентства по морским наукам и технологиям Земли (JAMSTEC) или Франция с данными. shom.fr из Французской гидрографической и океанографической службы], мы сознательно решили сосредоточиться на одном международном хранилище данных и нескольких батиметрических синтезах, обеспечивающих батиметрические данные.В этом разделе мы представим несколько примеров и рассмотрим их более широкие международные связи в отношении обмена данными в качестве демонстрации передовой практики. Представленные здесь примеры не являются исчерпывающим списком.

IHO DCDB

Центр данных Международной гидрографической организации по цифровой батиметрии (IHO DCDB) был основан в 1990 году для управления сбором батиметрических данных во всем мире. Целью центра было архивирование и обмен, свободно и без ограничений, необработанными неотредактированными однолучевыми и многолучевыми батиметрическими данными, полученными с гидрографических, океанографических и других судов.В первоначальном предложении бывший национальный центр геофизических данных NOAA (NGDC), ныне NCEI, согласился «вести всемирный банк цифровых данных океанской батиметрии от имени государств-членов IHO».

Спустя почти 30 лет NCEI и DCDB по-прежнему привержены обеспечению простого открытого доступа к огромному количеству данных из различных секторов (например, промышленности, правительства, академических кругов, краудсорсинговых усилий) для долгосрочного архивирования, управления и общественного пользования. использовать. Предоставление пользователям возможности находить нужные им данные и получать к ним доступ имеет решающее значение для максимального повторного использования данных.NCEI выполняет это с помощью стандартных метаданных качества, зарегистрированных в каталогах для поддержки поиска и обнаружения, картографических сервисов, которые могут быть использованы кем угодно в качестве строительных блоков в пользовательских веб-приложениях, а также путем разработки и размещения приложений веб-карт, которые предоставляют интуитивно понятный интерфейс для отображения, выбора, и скачивать много разных типов данных.

Общественность может обнаружить батиметрические данные с помощью программы просмотра цифровых батиметрических данных IHO DCDB (рис. 3). Также имеется возможность отображать многолучевую батиметрическую мозаику батиметрических данных NCEI со значениями высот и визуализацией рельефа с цветовой заливкой, а также с плотностью однолучевого зондирования.Наборы данных находятся в свободном доступе, и большинство из них можно загрузить напрямую. Наряду с отображением хранилищ батиметрических данных DCDB, средство просмотра также показывает местоположения данных, доступных из других репозиториев (например, AusSeabed, Canadian Hydrographic Service, EMODnet Bathymetry, MAREANO) через загрузку их веб-сервисов. Глобальные кампании по картированию морского дна, такие как «Инициатива Голуэя» и «Морское дно 2030», могут использовать эту программу просмотра в качестве инструмента для определения того, где уже существуют данные, для сокращения затратных дублирующих усилий по съемке.Помимо поощрения стран, организаций, научных кругов, промышленности и отдельных лиц к предоставлению своих данных, DCDB также настоятельно рекомендует другим репозиториям сделать свои веб-сервисы доступными для более широкого обмена их хранилищами данных.

Рис. 3. Программа просмотра батиметрии DCDB IHO, которая отображает архивы батиметрических данных (включая многолучевую батиметрию, показанную здесь) из NOAA NCEI, наряду с данными из других хранилищ, для поддержки текущих международных усилий по картированию морского дна.

EMODnet Bathymetry

Примером регионального батиметрического синтеза для Европы является Европейская сеть морских наблюдений и данных (EMODnet). Эта инициатива направлена ​​на сбор и предоставление доступа к европейским морским данным, продуктам данных и метаданным из различных источников, поступающих от организаций в странах, расположенных вокруг европейских морей (Miguez et al. «EMODnet: Roles and Visions», этот выпуск). Батиметрический проект EMODnet является примером регионального подхода, который разрабатывает и обеспечивает батиметрическую ЦМР для европейских морей.DTM является общедоступным для загрузки, тогда как доступ к исходным данным может быть ограничен. Доступ пользователя к исходным данным, как правило, с более высоким разрешением, чем у DTM, может быть предоставлен поставщиком данных непосредственно по запросу, в зависимости от национальной политики и / или политики распространения принимающей организации. В этом отношении лицензии, подробно описывающие простое подтверждение исходных данных (чаще всего через идентификацию DOI), имеют тенденцию к обобщению. Сеточное разрешение модели увеличилось с ранних стадий проекта с ∼500 м в 2010 г., ∼250 м в 2015 г. до ∼ 115 м в 2018 г.Каждая ячейка сетки имеет ссылку на исходные данные — батиметрическую съемку через Common Data Index, составную ЦМР через каталог Sextant и GEBCO в случае пробелов — используемые для определения глубины воды. Модель создается на основе агрегированных съемок, собранных сетью участников из морских научно-исследовательских институтов, гидрографических служб, государственных учреждений и частных компаний. В 2018 году было включено более 27000 наборов данных опросов от 42 поставщиков и 140 составных DTM от 28 поставщиков.

Общая DTM EMODnet генерируется путем компиляции источников данных, доступных с помощью общепринятой методологии (Emodnet Bathymetry, 2009).Поставщики данных предоставляют метаданные и следят за тем, чтобы их данные обрабатывались на случай ошибочного зондирования и оставшейся систематической ошибки. Они проводят выборку и предварительную сетку своих наборов данных с помощью обычного программного инструмента в файлы данных, которые передаются так называемым бассейновым координаторам. Задача координаторов состоит в выборе и последующем объединении выбранных наборов данных для своего бассейна и построении наиболее реалистичной и точной ЦМР регионального бассейна путем обеспечения последовательного и плавного перехода между источниками данных. Наконец, бассейновые координаторы предоставляют свою региональную ЦМР интегратору для составления полной ЦМР (Рисунок 4).

Рис. 4. Батиметрическая сетка EMODnet (версия 2018) вокруг европейских вод (www.emodnet-bathymetry.eu) и схематическое представление задач и ролей каждого из участников распределенной инфраструктуры EMODnet Bathymetry.

GMRT

Глобальная топография с несколькими разрешениями (GMRT, Ryan et al., 2009) Synthesis — это глобальная цифровая модель высоты (DEM) с несколькими разрешениями, которая включает отредактированные судовые многолучевые данные с полным пространственным разрешением (~ 100 м на глубине). море).Он начался как многолучевой синтез Ridge в 1992 году в обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета и финансируется главным образом Национальным научным фондом США (NSF). Его первоначальная цель заключалась в поддержке исследований на срединно-океанических хребтах путем объединения имеющихся батиметрических данных в составные сетки и изображения. В 2003 году фокус компиляции был расширен, чтобы включить Южный океан, и GMRT была инициирована с архитектурой с несколькими разрешениями, поддерживаемой в трех проекциях.С 2005 года GMRT предоставляет бесплатный публичный доступ к систематизированным данным по батиметрии океана и высотам суши с координатной привязкой в ​​поддержку глобальных научных исследований.

Основной принцип разработки GMRT — сделать продукты данных о высотах доступными как для специалистов, так и для неспециалистов, обеспечивая при этом полную атрибуцию источников данных и доступ к исходным данным для опытных пользователей. Доступ к GMRT предоставляется через веб-приложение GMRT MapTool, несколько веб-сервисов и настольное приложение GeoMapApp на основе Java.Все эти инструменты и приложения позволяют получить доступ к данным высот с координатной привязкой в ​​виде сеток, точек и профилей, а также к изображениям и информации метаданных. Данные могут быть извлечены и загружены из GMRT с заданным пользователем разрешением в различных форматах.

Наземные и батиметрические компоненты высот, объединенные в GMRT, управляются независимо, что позволяет обновлять контент по разным расписаниям. Новые версии GMRT выпускаются дважды в год, и обычно ежегодно добавляется около 2 миллионов км ² новых многолучевых данных.Большая часть кураторских усилий по GMRT сосредоточена на подготовке и интеграции многолучевых данных, которые общедоступны через IHO DCDB. Усилия по обработке и курированию многолучевых данных сосредоточены на потребностях исследовательского сообщества США с упором на данные, собранные Академическим исследовательским флотом США как во время транзитов, так и во время съемок.

Усилия по курированию данных включают редактирование пинга, корректировку скорости звука, корректировку смещений датчиков ориентации, анализ и оценку данных в контексте глобальной компиляции с высоким разрешением, а также другие корректировки, необходимые для создания высококачественных сеток многолучевых данных на Разрешение 100 м или лучше.Исходные файлы сонара, которые были включены в компиляцию, также доступны для загрузки. GMRT v.3.6, выпущенный в декабре 2018 года, включает отредактированные многолучевые данные из 1046 исследовательских экспедиций, проведенных в период с 1980 по 2018 год на борту 29 различных судов, эксплуатируемых 26 различными учреждениями (Рисунок 5). Это включает в себя более 225 000 файлов данных по полосе обзора с более чем 31 миллиардом входных зондирований, которые в совокупности охватывают оценочную площадь более 31 миллиона км ² (8,6%) мирового океана.

Рис. 5. Глобальный объем курируемых данных многолучевого сонара, включенных в GMRT v3.6. Данные были просмотрены, обработаны и привязаны к сетке 100 м. В сочетании с наборами данных с координатной привязкой в ​​различных разрешениях и дополненной базовой картой GEBCO, GMRT обеспечивает беспрепятственный доступ к глобальным батиметрическим данным и данным о высотах с разными разрешениями.

GEBCO

Общая батиметрическая карта океанов (GEBCO) предоставляет доступ к ряду наборов батиметрических данных и информационных продуктов.Он действует под совместной эгидой Международной гидрографической организации (МГО) и Межправительственной океанографической комиссии (МОК) ЮНЕСКО (Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры).

Серия диаграмм GEBCO берет свое начало в начале 20-го века, когда принц Монако Альбер I создал первую серию карт в 1903 году. В течение 20-го века было выпущено пять бумажных изданий серии диаграмм GEBCO (рис. 6). ). В ответ на потребность в цифровых продуктах первое издание цифрового атласа GEBCO было опубликовано на компакт-диске в 1994 году.В 2003 году было выпущено столетнее издание цифрового атласа GEBCO, которое включало первый батиметрический продукт GEBCO с координатной привязкой — One Minute Grid GEBCO.

Рис. 6. Срединно-Атлантический хребет, изображенный на картах GEBCO с 1903 г. (любезно предоставлено Энтони Фараоном, IHO).

Опубликованная в апреле 2019 года последняя сетка GEBCO, GEBCO_2019, представляет собой глобальную модель местности с интервалом в 15 угловых секунд, что около экватора составляет около полукилометра. Это первая сетка GEBCO, созданная в рамках проекта Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030.Грид GEBCO_2019 использует в качестве основы версию 1 набора данных SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) 15_PLUS (Olson et al., 2014). Этот набор данных представляет собой сочетание топографии суши с измеренной и оцененной топографией морского дна. Набор данных дополнен наборами батиметрических данных, разработанными четырьмя региональными центрами Seabed 2030 и международным сообществом по картированию морского дна.

GEBCO предоставляет широкий спектр батиметрических продуктов и услуг, в том числе:

— Сетка GEBCO_2019.Глобальная модель местности с интервалом в 15 угловых секунд.

— Справочник названий подводных объектов. Набор цифровых данных, содержащий название, общий тип объекта и географическое расположение названий объектов на морском дне.

— карта мира GEBCO. На карте показана батиметрия дна мирового океана в виде цветной карты с закрашенным рельефом. Он основан на сетке GEBCO_08 и доступен как файл изображения.

— веб-картографический сервис GEBCO (WMS). Сетка GEBCO доступна как WMS, средство доступа к изображениям карт с географической привязкой через Интернет.

— Поваренная книга IHO-IOC GEBCO. Поваренная книга — это техническое справочное руководство, содержащее информацию о разработке батиметрических сеток и связанных темах.

Текущее поколение продуктов данных с координатной привязкой GEBCO зависит от ряда региональных и глобальных картографических проектов. GMRT регулярно вносит свой вклад в информационные продукты GEBCO. EMODnet Bathymetry — еще один участник, вместе с международной батиметрической картой Северного Ледовитого океана (IBCAO) и международной батиметрической картой Южного океана (IBCSO).Региональные сети были также предоставлены для Каспийского, Черного, Балтийского морей и морей Уэдделла, а также для частей Тихого, Атлантического и Индийского океанов различными национальными агентствами и международными проектами (Weatherall et al., 2015). Это сотрудничество в рамках GEBCO с использованием преимуществ региональных картографических знаний имеет фундаментальное значение для создания глобальной высококачественной батиметрии с координатной привязкой.

Международное сотрудничество в области глобального картографирования

Из описаний примеров вышеупомянутых инициатив очевидна синергия между региональными и мировыми усилиями по батиметрическому синтезу.На рисунке 7 показан общий поток данных из источников данных в общедоступные репозитории и батиметрические синтезы, а также взаимосвязь различных усилий по синтезу. IHO DCDB служит долгосрочным хранилищем глобальных батиметрических данных, которое может получать, архивировать и предоставлять существующие данные, которые еще не были опубликованы, а также недавно полученные данные. Источники данных, включая CSB, а также батиметрические данные из науки и частного сектора, были подробно описаны выше.В свою очередь, региональные и глобальные проекты и инициативы по батиметрическому синтезу предоставляют продукты данных с контролируемым качеством, такие как GMRT и EMODnet, являются важными строительными блоками, которые вносят вклад в Seabed 2030 и глобальную карту GEBCO. Все информационные продукты доставляются непосредственно общественности, совместно используются синтезаторами и в конечном итоге объединяются на Seabed 2030 в новые региональные информационные продукты, которые используются в глобальных продуктах GEBCO. Координация между этими усилиями важна для избежания дублирования усилий, для эффективного объединения всех источников данных и признательности за работу и вклад всех усилий и проектов.

Рис. 7. Схема, показывающая общий поток данных из академических, общественных и промышленных источников в общедоступные репозитории и усилия по батиметрическому синтезу. На этой диаграмме показаны некоторые усилия, предпринимаемые в глобальном масштабе, но она не является исчерпывающим списком всех проектов и масштабов координации.

Требуется стратегия картирования морского дна

Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030 Project

Seabed 2030 — это совместный проект японского фонда Nippon Foundation и GEBCO.Его цель — собрать воедино все доступные батиметрические данные для создания окончательной карты дна мирового океана к 2030 году и сделать ее доступной для всех (Jakobsson et al., 2017). Проект был запущен на Конференции ООН по океану в июне 2017 года и соответствует ЦУР 14 — Жизнь под водой.

В рамках проекта были созданы четыре региональных центра и глобальный центр, которым управляет директор проекта и курирует Руководящий комитет GEBCO. Региональные центры несут ответственность за поддержку картографической деятельности; сбор и компиляция батиметрической информации и сотрудничество с существующими картографическими инициативами в своих регионах.Глобальный центр отвечает за производство и поставку централизованных продуктов GEBCO / Seabed 2030, таких как глобальные батиметрические сетки. Самая последняя сетка GEBCO, GEBCO_2019, является первым продуктом проекта «Морское дно 2030».

Чтобы определить объем работ по заполнению карты с помощью прямых измерений, в рамках проекта была установлена ​​схема данных с переменным разрешением и зависимостью от глубины, которая будет использоваться для определения «нанесенного на карту» статуса (Таблица 1) на основе меняющегося разрешения современных смонтированные на корпусе системы батиметрии полосы захвата в зависимости от глубины воды.

Используя эту схему, анализ исходных данных для сетки GEBCO_2014, т. Е. Тех данных, которые были включены в GEBCO до начала проекта «Морское дно 2030», показал, что фактические батиметрические данные были доступны примерно для 6,2% ячеек сетки глобального океана. 6% из них в международных водах и 5,7% в ИЭЗ. Более двух третей данных приходится на ячейки сетки в диапазоне глубин 3000–5750 м (рис. 8). Используя ту же схему, недавно выпущенный продукт GEBCO_2019 имеет почти 15% ячеек сетки с разрешением, зависящим от глубины, основанным на фактических данных.

Рис. 8. Процент глобальной сетки зависимого от глубины разрешения целевого значения Seabed 2030, которая будет считаться «нанесенной на карту» с использованием исходных данных GEBCO_2014, разделенная по вкладу каждого диапазона глубин: рассчитывается как процент ячеек сетки в мировом океане в международных водах и в исключительных экономических зонах (ИЭЗ; все данные в водах Антарктики считаются находящимися за пределами ИЭЗ стран).

Ранние приоритеты проекта включают идентификацию существующих данных, которые еще не включены в продукты GEBCO, с использованием источников, указанных ранее.Seabed 2030 работает над построением отношений с геодезическими компаниями и их клиентами, чтобы предоставить данные, которыми они владеют или которыми они владеют, для использования в создании следующего поколения продуктов GEBCO. Кроме того, очень важно, чтобы были приложены согласованные усилия для определения других доступных источников и способов доступа к ним. Однако достижение этой цели является сложной задачей, особенно когда данные необходимо передавать либо через Интернет, либо на физические устройства хранения. Опыт из первых рук в рамках инициативы AusSeabed в Австралии показал, что передача больших акустических данных морского дна через Интернет затруднительна для многих организаций и может стать препятствием для доступа к этим данным для производства согласованных, консолидированных продуктов.Кроме того, контроль качества данных перед отправкой необходим, чтобы гарантировать, что данные могут быть легко интегрированы с другими существующими данными. Ручная работа по подготовке и интеграции данных и их доступности на этих порталах конечных точек — еще одна проблема, которая может осложняться разнообразием закрытых и открытых форматов, обычно используемых в сообществе.

Проект «Морское дно 2030» также в рамках своей миссии требует работы с более широким батиметрическим сообществом для разработки стратегий для эффективного картирования.Работая в рамках существующих партнерств, таких как IBCAO и IBCSO, усилия по разведке уже сосредоточены на тех участках, где нет полосовой батиметрии (Jakobsson et al., 2012; Arndt et al., 2013). Региональные картографические комитеты, создаваемые в поддержку проекта «Региональные центры», будут стремиться распространить эти усилия на глобальные международные воды.

Отображение пробелов

В настоящее время все еще высоки шансы, что любая конкретная многолучевая съемка будет охватывать неизведанную территорию, особенно в глубоком море, удаленном от часто посещаемых морских путей.В долгосрочной перспективе потребуется более стратегический подход со стороны сообщества картографирования морского дна, особенно в международных водах, чтобы избежать дублирования усилий, эффективно использовать морские активы и смягчить воздействие на окружающую среду, связанное с операциями на море, такими как шум океана. Но как выбрать место для карты? Первоначальная попытка была предпринята Wölfl et al. (2017) путем определения целевых районов для будущих инициатив по картированию в Северной Атлантике на основе плотности многолучевых данных и тщательно отобранных и общедоступных параметров морской среды.

Кроме того, в океане есть регионы, которые представляют особый интерес для различных групп заинтересованных сторон, и кажется разумным сделать эти регионы приоритетными. Однако также важно сосредоточить внимание на тех регионах, которые представляют интерес для прибрежных государств, у которых нет ни возможностей, ни средств для выполнения больших картографических съемок с системами, используемыми крупными исследовательскими учреждениями и промышленностью. Основное внимание в новых технологических разработках уделяется процессам автоматизации, более высокому разрешению и повышению качества данных при сборе данных.Сделать технологию доступной для более широкого круга групп пользователей в настоящее время кажется второстепенной задачей, но ее также следует рассматривать как приоритетную.

Перспективы и рекомендации

Понимание морского дна и связанных с ним процессов тесно связано с его батиметрией. Нанесение на карту пробелов в Мировом океане улучшит наши знания о морском дне и океанах в целом. Эти знания являются значительным вкладом в разработку планов устойчивого управления океанами и позволяют нам надлежащим образом реагировать на современные вызовы, такие как ухудшение состояния окружающей среды в морской сфере, изменение климата, геологические опасности и растущая океанская промышленность.В этом документе показана важность батиметрических данных для различных приложений, а также описывается важность многих инициатив и проектов, направленных на компиляцию батиметрических данных в общедоступные архивы и обобщения. Хотя эти инициативы имеют несколько разные подходы и цели, все они имеют общую приверженность совместному использованию данных, а также обеспечению доступности данных и метаданных для всеобщего доступа. Ясно, что картографирование Мирового океана — это не задача, которую можно решить в рамках одного сектора или проекта, и что необходимы сотрудничество и координация между секторами и в различных масштабах.Проект «Морское дно 2030», основанный на этом признании, представлен на Форуме по картографированию будущего дна океана, состоявшемся в Монако в июне 2016 года. В рамках GEBCO уже предпринимаются значительные международные совместные усилия, и описанные батиметрические синтезы являются важными компонентами глобальных инициатив в области картографии .

Успех будущих усилий по картированию будет зависеть от продолжения этих текущих усилий и соответствующих стратегий картирования, чтобы обеспечить постоянно растущие объемы высококачественных данных со всего мирового океана.Увеличение потока существующих и новых высококачественных данных через IHO DCDB и другие признанные центры обработки данных со всего морского сообщества, включая международное исследовательское сообщество, коммерческий сектор и через программы краудсорсинга, значительно повысит доступность данных. . Чтобы идти в ногу с растущими объемами данных, потребуется разработка более эффективных решений для передачи и обработки данных.

В целом, если мы когда-либо сможем предоставить знания о морском дне, сопоставимые с нашими знаниями, потребуются увеличение объема деятельности по сбору данных в сочетании с эффективным нацеливанием на будущие картографические программы и новейшие технологии, а также эффективные цепочки обработки данных и опыт картографии поверхности земли.

На основе этого документа даются следующие рекомендации относительно будущего картирования морского дна:

• Содействие сотрудничеству и прозрачности между всеми секторами.

• Дальнейшее развитие политики открытого доступа к данным для всех секторов.

• Предоставление наборов батиметрических данных для общедоступных онлайн-репозиториев или продуктов с более низким разрешением или информации метаданных в случае конфиденциальных данных.

• Дальнейшая разработка стратегии в отношении сбора новых батиметрических данных для эффективного заполнения пробелов и снижения воздействия на окружающую среду.

• Изучите и используйте возможности для сбора «текущих» данных, таких как данные о транзите и сбор данных CSB.

• Продвигать стандарты и устанавливать процесс обеспечения качества батиметрических данных в сообществе.

• Постоянное включение обновленной батиметрической информации в планы управления океаном.

• Содействовать развитию технологий, касающихся повышения качества данных, а также удовлетворять потребности групп пользователей с низким бюджетом путем разработки решений с низким бюджетом.

Авторские взносы

Структура и основное содержание рукописи взято из A-CW и HS. Раздел «Хранилища и синтезы батиметрических данных» был составлен JJ, TS, VF и PW. Все авторы написали или отредактировали разные текстовые разделы, рецензировали рукопись и внесли свой вклад в ответы на комментарии рецензента.

Финансирование

A-CW получил финансирование от Программы исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020 в рамках грантового соглашения №633211 (АтлантОС). VH была поддержана программой CLASS (грант NERC № NE / R015953 / 1). Вклад GL был профинансирован Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030 Project и программой NIWA «Морские геологические ресурсы» Новой Зеландии, финансируемой стратегическими научными инвестициями (SSIF). Эта рукопись опубликована с разрешения генерального директора Geoscience Australia.

Заявление о конфликте интересов

ГДж использовала компания Venture Geomatics Limited. DM работал в компании Fugro USA Marine, Inc.ТП работал в компании Kongsberg Maritime AS. SA была нанята компанией FrontierSI. Все остальные авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить двух рецензентов за их конструктивные комментарии, которые значительно помогли улучшить эту рукопись.

Список литературы

Amirebrahimi, S., Picard, K., and Quadros, N. (в печати). Сбор данных многолучевого эхолота в Австралии и за ее пределами — сводка потребностей пользователей.Рекорд 2019 / XX . Симонстон, ACT: Науки о Земле, Австралия.

Google Scholar

Arndt, J. E., Schenke, H.-W., Jakobsson, M., Nitsche, F.O., Buys, G., Goleby, B., et al. (2013). Международная батиметрическая карта Южного океана (IBCSO) версии 1.0 — новый батиметрический сборник, охватывающий циркумантарктические воды. Geophys. Res. Lett. 40, 1–7. DOI: 10.1002 / grl.50413

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боуэн, А., Йоргер, Д., и Уиткомб, Л. (2007). «Гибридный ROV для 11 000 метровых операций», в Труды симпозиума по подводным технологиям и семинара по научному использованию подводных кабелей и связанных с ними технологий , Токио, 206–207.

Google Scholar

Колдер Б. Р. и Майер Л. А. (2003). Автоматическая обработка данных высокоскоростного многолучевого эхолота с высокой плотностью записи. Geochem. Geophys. Геосист. 4

Google Scholar

Карлон Р. (2018). Путешествие туда, куда не должны идти люди — беспилотные наземные транспортные средства, отслеживающие поток лавы вулкана Килауэа. Hydro Int. 22, 23–25.

Google Scholar

Chiocci, F. L., Cattaneo, A., and Urgeles, R. (2011). Картирование морского дна для оценки геологической опасности: современное состояние. Mar. Geophys. Res. 32, 1–11. DOI: 10.1007 / s11001-011-9139-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кларк, М. Р., Роуз, Х. Л., Ламарш, Г., Эллис, Дж. И., и Хики, К. (2017). Подготовка оценок воздействия на окружающую среду: Общее руководство по морской добыче и бурению с особым упором на Новую Зеландию. Отчет №: NIWA Science and Technology Series. Веллингтон: НИВА.

Google Scholar

Икинс, Б. У., и Шарман, Г. Ф. (2010). Объемы Мирового океана из ETOPO1. Боулдер, Колорадо: Национальный центр геофизических данных NOAA.

Google Scholar

Эллис, Дж., Кларк, М., Роуз, Х. и Ламарш, Г. (2017). Основы экологического менеджмента для морской добычи полезных ископаемых: подход Новой Зеландии. Мар. Политика 84, 178–192. DOI: 10.1016 / j.marpol.2017.07.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Батиметрия Эмоднета (2009 г.). Руководство по метаданным, данным и DTM QA / QC. Европа: EMODnet.

Google Scholar

Фенти И., Уиллис Дж. К., Хазендар А., Динардо С., Форсберг Р., Фукумори И. и др. (2016). Таяние океанов в Гренландии: первые результаты миссии НАСА по исследованию льда в Гренландии. Океанография 29, 72–83. DOI: 10.5670 / oceanog.2016.100

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гленн, М.Ф. (1970). Представляем операционный гидролокатор с многолучевой решеткой. Внутр. Hydrogr. Ред. 47:35.

Google Scholar

Гула, Дж., Молемейкер, М. Дж., И МакВильямс, Дж. К. (2015). Динамика Гольфстрима вдоль юго-восточного побережья США. J. Phys. Oceanogr. 45, 690–715. DOI: 10.1175 / JPO-D-14-0154.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гамильтон, Т. (2018). Повышение эффективности съемки за счет визуализации съемки в реальном времени. Фредериктон, NB: Teledyne CARIS Incorporated

Google Scholar

Хауген, Дж. Дж. (2018). Расширение операций за горизонт — оптимизация рабочих процессов на магистрали морской информации. Hydro Int. 22, 27–29.

Google Scholar

Хайн, Дж. Р., Конрад, Т. А., и Данэм, Р. Э. (2009). Характеристики подводных гор и модель участка добычи, применяемые для выбора блока разведки и добычи и аренды кобальтоносных железомарганцевых корок. мар.Георесур. Geotechnol. 27, 160–176. DOI: 10.1080 / 10641190

2485

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гесс, Х. Х. (1962). «История океанских бассейнов», в Petrologic Studies: A Volume to Honor , под ред. А. Ф. Баддингтона, А. Э. Дж. Энгеля, Х. Л. Джеймса и Б. Ф. Леонарда (Боулдер, Колорадо: Геологическое общество Америки), 599–620. DOI: 10.1130 / petrologic.1962.599

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хауэлл, К. Л., Холт, Р., Эндрино, П., и Стюарт, Х. (2011). Когда вид также является средой обитания: сравнение прогнозно смоделированного распределения Lophelia pertusa и рифовой среды обитания, которую он формирует. Biol Conserv. 144, 2656–2665. DOI: 10.1016 / j.biocon.2011.07.025

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хувенн, В. А. И., Роберт, К., Марш, Л., Ло Яконо, К., Ле Бас, Т. П., и Винн, Р. Б. (2018). «ТПА и АНПА», в Submarine Geomorphology , под ред. А. Микаллеф, С. Крастель и А.Савини (Гейдельберг: Springer), 93–108.

Google Scholar

МГО и МОК (2018 г.). Поваренная книга IHO-IOC GEBCO. Монако: МГО.

Google Scholar

Международное гидрографическое бюро (2008 г.). Стандарты МГО для гидрографических исследований , 5-е изд. Монако: МГО.

Google Scholar

Irish, J. L., and White, T. E. (1998). Прибрежные инженерные приложения лидарной батиметрии высокого разрешения. Побережье. Англ. 35, 47–71.DOI: 10.1016 / S0378-3839 (98) 00022-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Якобссон М., Аллен Г., Карботт С. М., Фальконер Р., Феррини В., Маркс К. и др. (2017). Фонд Nippon — GEBCO — Морское дно 2030: Дорожная карта для будущего картирования дна океана . Доступно по адресу: https://www.gebco.net/documents/seabed_2030_roadmap_v10_low.pdf (по состоянию на 27 июля 2018 г.).

Google Scholar

Якобссон М., Майер Л. и Армстронг А. (2003). Анализ данных, относящихся к установлению внешних границ континентального шельфа в соответствии со статьей 76 морского права. Внутр. Hydrogr. Ред. 4, 1–18.

Google Scholar

Якобссон, М., Майер, Л. А., Коукли, Б. Дж., Даудесуэлл, Дж. А., Форбс, С., Фридман, Б. и др. (2012). Международная батиметрическая карта Северного Ледовитого океана (IBCAO) версии 3.0. Geophys. Res. Lett. 39: L12609. DOI: 10.1029 / 2012GL052219

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Келли К., Керби Т., Саррадин П., Сарразин Дж. И Линдси Д. Дж. (2016). «Подводные аппараты и дистанционно управляемые аппараты», в Отбор биологических проб в глубоком море , ред.Р. Кларк, М. Консалви и А. А. Роуден (Хобокен, Нью-Джерси: Уайли Блэквелл).

Google Scholar

Ламарш, Г., Орпин, А., Митчелл, Дж., И Паллентин, А. (2016). «Картирование бентосных местообитаний», в «Отбор биологических проб в глубоководном море, », ред. М. Р. Кларк, М. Консалвей и А. А. Роуден (Хобокен, штат Нью-Джерси: Wiley-Blackwell).

Google Scholar

Люсьер, В. Л., и Форрест, А. Л. (2016). «Новые методы картирования для автономных подводных аппаратов (АНПА)», в книге «Картографирование морского дна вдоль континентальных шельфов: исследования и методы визуализации бентосных сред», , ред.К. Финкл и К. Маковски (Cham: Springer International Publishing).

Google Scholar

Люсьер В. Л., Нау А. В., Форрест А. Л. и Хоуз И. (2016). Мелкомасштабная структура морского льда, охарактеризованная с помощью подводно-акустических методов. Дистанционный датчик 8: 821. DOI: 10.3390 / RS8100821

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lurton, X. (2002). Введение в подводную акустику, принципы и приложения. Чам: Springer.

Google Scholar

Майер, Л.(2006). Границы в картографировании и визуализации морского дна. Mar. Geophys. Res. 27, 7–17. DOI: 10.1007 / s11001-005-0267-x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mayer, L., Jakobsson, M., Allen, G., Dorschel, B., Falconer, R., Ferrini, V., et al. (2018). Фонд «Ниппон» — проект GEBCO seabed 2030: стремление увидеть мировые океаны полностью нанесенными на карту к 2030 году. Науки о Земле 8:63. DOI: 10.3390 / geosciences8020063

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Олсон, К.Дж., Беккер, Дж. Дж., И Сандвелл, Д. Т. (2014). «Новая глобальная батиметрическая карта с разрешением 15 угловых секунд для определения структуры морского дна: SRTM15_PLUS», в Proceedings of the AGU Fall Meeting Abstracts 2014 , San Francisco, CA.

Google Scholar

Олсон, К. Дж., Беккер, Дж. Дж., И Сандвелл, Д. Т. (2016). SRTM15_PLUS: Объединение данных о топографии суши космического корабля с помощью радиолокационной станции (SRTM) с измеренной и расчетной топографией морского дна (NCEI, доступ 0150537).Версия 1.1.0 Эшвилл: Национальные центры экологической информации NOAA.

Google Scholar

Пеэри С., Пэрриш К., Азуике К., Александер Л. и Армстронг А. (2014). Спутниковое дистанционное зондирование как инструмент разведки для оценки адекватности и полноты морских карт. Mar. Geod. 37, 293–314. DOI: 10.1080 / 014

.2014.0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пикард, К., Брук, Б. П., Харрис, П. Т., Сивабесси, П.J. W., Coffin, M. F., Tran, M., et al. (2018). Данные поиска рейса Mh470 Malaysia Airlines раскрывают геоморфологию и процессы на морском дне в отдаленной юго-восточной части Индийского океана. Mar. Geol. 395, 301–319. DOI: 10.1016 / j.margeo.2017.10.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пикард К., Смит У. Х., Тран М., Сивабесси Дж. П. и Кеннеди П. (2017). Батиметрия с повышенным разрешением в юго-восточной части Индийского океана. Международный журнал Hydro. Доступно по адресу: https: // www.hydro-international.com/content/article/increased-resolution-bathymetry-in-the-southeast-indian-ocean (по состоянию на 28 сентября 2017 г.).

Google Scholar

Ренар В. и Аллену Дж. П. (1979). Многолучевое эхо-зондирование SeaBeam в стиле Жан-Шарко: описание, оценка и первые результаты. Междунар. Hydrog. Ред. 1, 35–67.

Google Scholar

Ренгсторф, А. М., Мон, К., Браун, К., Вис, М. С., и Грехан, А. Дж. (2014). Прогнозирование распространения уязвимых глубоководных морских экосистем с использованием данных высокого разрешения: соображения и новые подходы. Deep Sea Res. Часть I Oceanogr. Res. Пап. 93, 72–82. DOI: 10.1016 / j.dsr.2014.07.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Резвани, М.-Х., Саббаг, А., и Ардалан, А.А. (2015). Надежная автоматическая обработка многолучевых батиметрических данных на основе M-оценок. Mar. Geod. 38, 327–344. DOI: 10.1080 / 014

.2015.1053639

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Райан, В. Б. Ф., Карботт, С. М., Коплан, Дж. О., О’Хара, С., Мелконян, А., Арко Р. и др. (2009). Синтез глобальной топографии с несколькими разрешениями. Geochem. Geophys. Геосист. 10, 1525–2027. DOI: 10.1029 / 2008GC002332

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сала, Э., Любченко, Дж., Гроруд-Колверт, К., Новелли, К., Робертс, К., и Сумаила, У. Р. (2018). Оценка реального прогресса в обеспечении эффективной защиты океана. Мар. Политика 91, 11–13. DOI: 10.1016 / j.marpol.2018.02.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сандвелл, Д.Т., Мюллер, Р. Д., Смит, В. Х. Ф., Гарсия, Э. и Фрэнсис, Р. (2014). Новая глобальная морская гравитационная модель от Cryo-Sat-2 и jason-1 показывает погребенную тектоническую структуру. Science 346, 65–67. DOI: 10.1126 / science.1258213

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сандвелл, Д. Т., Смит, В. Х. Ф., Гилле, С., Каппель, Э., Джейн, С., Суфи, К. и др. (2006). Батиметрия из космоса: обоснование и требования для новой альтиметрической миссии с высоким разрешением. C. R. Geosci. 338, 1049–1062. DOI: 10.1016 / j.crte.2006.05.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сантосо, А., Кай, В., Англия, М. Х. и Фиппс, С. Дж. (2011). Роль сквозного потока в Индонезии в динамике ЭНСО в связанной модели климата. J. Clim. 24, 585–601. DOI: 10.1175 / 2010JCLI3745.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смит В., Маркс К. и Шмитт Т. (2017). Маршруты полета авиакомпаний над неизведанным океаном. EOS 98

Google Scholar

Смит, У. Х. Ф., и Сандвелл, Д. Т. (1997). Глобальная топография морского дна по данным спутниковой альтиметрии и глубинного зондирования с судов. Наука 277, 1957–1962.

Google Scholar

Stocker, T.F., Qin, D., Plattner, G.-K., Tignor, M., Allen, S.K., Boschung, J., et al. (2013). Изменение климата 2013: основы физических наук. Кембридж: Издательство Кембриджского университета.

Google Scholar

Тебердж, А.Э. (1989). «Зондирование от полюса до морского луча», в статье , представленной на Ежегодной конференции ASPRS / ACSM по геодезии и картографии , (Силвер-Спринг, Мэриленд: Центральная библиотека NOAA), 334–346.

Google Scholar

Томпсон, А. Ф., и Салле, Ж.-Б. (2012). Джеты и топография: переходы струй и влияние на перенос в антарктическом циркумполярном течении. J. Phys. Oceanogr. 42, 956–972. DOI: 10.1175 / jpo-d-11-0135.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Урик Р.Дж. (1983). Принципы подводного звука , 3-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.

Google Scholar

Weatherall, P., Marks, K. M., Jakobsson, M., Schmitt, T., Tani, S., Arndt, J. E., et al. (2015). Новая цифровая батиметрическая модель мирового океана. Earth Space Sci. 2, 331–345. DOI: 10.1002 / 2015ea000107

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wilson, M. F. J., O’Connell, B., Brown, C., Guinan, J. C., and Grehan, A.J.(2007). Мультимасштабный анализ местности на основе данных многолучевой батиметрии для картирования местообитаний на континентальном склоне. Mar. Geod. 30, 3–35. DOI: 10.1080 / 014

701295962

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вёльфл, А.-К., Дженкс, Дж., Джонстон, Г., Варнер, Дж. Д., и Деви, К. Д. (2017). Куда идти дальше? Определение целевых районов на севере Атлантики для будущих инициатив по картированию морского дна. J. Ocean Technol. 12, 28–42.

Google Scholar

Винн Р.Б., Хувенн, В. А. И., Ле Бас, Т. П., Муртон, Б. Дж., Коннелли, Д. П., Бетт, Б. Дж. И др. (2014). автономные подводные аппараты (АНПА): их прошлое, присутствие и будущий вклад в развитие морских геонаук. Mar. Geol. 352, 451–468. DOI: 10.1016 / j.margeo.2014.03.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Глубина и объем океана обнаружены

Океаны Земли являются одними из самых загадочных мест на планете, но теперь ученые, по крайней мере, выяснили, насколько глубоки океаны и сколько в них воды.

Группа ученых использовала спутниковые измерения для получения новых оценок этих значений, которые оказались равными 0,3 миллиарда кубических миль (1,332 миллиарда кубических километров) для объема Мирового океана и 12 080,7 футов (3682,2 метра) для средней глубины океана. .

Оба эти числа меньше, чем многие предыдущие оценки объема и глубины океана.

«Многие ценности воды принимаются как должное, — сказал Мэтью Шаретт, научный сотрудник Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) в Вудс-Холе, штат Массачусетс., который провел новую аудиторскую проверку Мирового океана. «Если вы хотите узнать объем воды на планете, вы можете погуглить его и получить пять разных чисел, большинство из которых имеют возраст 30 или 40 лет».

Приблизительные измерения объема

Оценка глубины в 2,3 мили примерно на 69–167 футов (от 21 до 51 метра) меньше, чем предыдущие оценки. (Некоторые области океана, такие как Марианская впадина (глубина почти 7 миль или 11 км), конечно, намного глубже, чем в среднем, в то время как другие области, такие как Срединно-Атлантический хребет, более мелкие.)

Исследователи сообщают, что общий объем мирового океана меньше, чем самые последние оценки, на объем, эквивалентный примерно пятикратному объему Мексиканского залива или 500-кратному объему Великих озер. Хотя на первый взгляд это может показаться большим, это всего лишь примерно на 0,3 процента ниже оценок 30-летней давности.

Эта небольшая разница показывает, насколько точными были даже грубые методы измерения при оценке объема океана. Например, еще в 1888 году Джон Мюррей подвесил свинцовые гири на веревке с корабля, чтобы вычислить объем океана — произведение площади океана на среднюю глубину океана — всего 1.На 2 процента больше, чем цифра, указанная Шареттом и его коллегой Уолтером Х. Ф. Смитом, геофизиком из Национальной службы экологических спутников, данных и информации Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA).

По словам исследователей, начиная с 1920-х годов, исследователи, использующие эхолоты, значительно улучшили оценки глубины. Совсем недавно Смит и другие первопроходцы использовали спутники для расчета объема океана.

Океаны не теряют воду

Тенденция к постепенному снижению оценок объемов не связана с тем, что мировые океаны теряют воду.Скорее, он отражает большую способность обнаруживать подводные горные хребты и другие образования, которые занимают пространство, которое в противном случае было бы занято водой.

Спутниковые измерения показывают, что дно океана «более неровное и гористое, чем предполагалось», — сказал Смит.

Спутники не могут «видеть» дно океана. Вместо этого они измеряют поверхность океана, которая отражает то, что находится под ним. Например, если под определенной частью океана прячется горный хребет, поверхность над ним будет выпирать наружу.

Спутниковый проект охватил практически все океаны мира, за исключением некоторых районов Арктики, которые покрыты льдом, сказал Смит. По его словам, в результате получилась «новая карта мира» океанов. «Мэтт [Шаретт] и я видим лучшую картину формы и объема океанов».

Точная настройка чисел

Спутниковые измерения все же имеют свои недостатки: «Существует проблема пространственного разрешения, как у камеры, находящейся вне фокуса», — объяснил Смит.«Мы измеряем поверхность моря, на которую влияют горы, но мы видим только действительно большие горы, причем в размытом виде. Разрешение в 15 раз хуже, чем на наших картах Марса и Луны».

Следовательно, по словам исследователей, для дополнения и «точной настройки» спутниковых данных необходимо больше измерений с судов. И до сих пор судовые гидролокаторы и другие приборы нанесли на карту только 10 процентов морского дна Земли.