海洋大数据中心依靠数据破译海洋密码

“数字青岛”建设中，海洋领域的数字化不可或缺。

地球表面的71%被水所覆盖，其中96.54%的液态水存在于海洋中。然而，海洋中95%的水域尚未被探索过，人类对海洋的认识远远不如火星。

深海中有什么？海水是如何流动的？海洋变化何以影响着全球的天气和气候？照亮浩瀚未知的海洋内部，破译神秘变幻的海洋密码，离不开持续不断的探索和研究，而海洋大数据就是这种探索和研究的坚强后盾。

近日，中国科学院海洋研究所海洋大数据中心再迎重大进展，该中心核心平台“海洋科学领域云平台”上线试运行，目前已推出百余套共享数据集、10余项海洋大数据与人工智能应用产品，正以“数据认知、预知海洋”为宗旨，推动海洋数据的开放共享与高效利用，助力海洋科学前沿研究，保障海洋环境安全，服务社会经济发展。

实时接收海洋观测网数据，数据资源池总量达242TB

海洋大数据中心的基础是“数据”。作为认识海洋的重要基础性工作之一，海洋所在1950年成立伊始即不断开展海洋调查工作，70多年来，构建了基于卫星遥感、无人机、科考船、水下移动观测、西太平洋潜标观测网、近海浮标观测网、岸基野外观测台站组成的海岸带-近海-大洋“空天海地”一体化海洋综合观测网络，该观测网络的最大特点是实现了海洋观测数据的实时传输。目前，观测数据已实现实时汇聚到海洋大数据中心，该中心的数据资源池总量已达到约242TB，涵盖海洋水文、气象、生物、化学、声学、地形地貌等多类型。

中科院海洋所海洋大数据中心副主任冯立强介绍说，海洋大数据中心的数据主要来自科考船调查、定点观测、卫星遥感、海洋数值模式和再分析资料等。从科考船调查来看，海洋所自建所以来先后拥有20余艘科学考察船，积累了丰富的海洋科学考察数据。“金星”号、“科学一号”等大多数科考船已经退役，如今，以 “科学”号为旗舰、“创新”号、“科学三号”为代表的科考船队奋斗在近海大洋，每年开展航次10余个，数量在国内处于第一梯队。2015年，海洋所牵头组建中国科学院海洋科考船队，统筹调配管理院内“科学”“实验”“探索”“创新”4个系列12艘科考船，更加有力地推动了海洋科考能力和数据获取的跨越式提升。

而在定点观测数据来源方面，海洋所牵头建设的“四站四网”海洋野外观测网络——胶州湾站、黄河口站、牟平站、长江口站，及黄海浮标观测网、东海浮标观测网、西太平洋潜标观测网、渤海与北黄海区域观测网，是国际上最大规模的“空天海地”一体化综合立体观测网络，实现了从中国近海向大洋深处的覆盖。其中，近海长期观测数据已累计长达30年，西太深海潜标观测数据自2016年以来实现了实时传输。

“今年6月份，我们还将建设启用卫星地面接收站，接收更加多源的国际国内高分辨卫星遥感数据。” 冯立强介绍说，与此同时，建立“两洋一海”超高分辨三维动力场数值模式，同化实时观测资料，研发高精度再分析数据集产品，不断丰富完善海洋大数据中心的数据资源池。

400余套数据集全球共享，10余项人工智能产品辅助决策

以海量海洋科学数据资源为支撑，海洋大数据中心如今已上线数据集400余套。同时，立足基础研究等优势，自主开发了10余项海洋大数据与人工智能应用产品，面向海洋领域用户提供数据资源管理与共享、交互式数据分析、辅助决策等服务。

“2020年底，海洋大数据中心通过新版门户网站首次发布了特色数据产品5套，包括全球海洋温度格点数据集、全球海洋盐度数据集、全球海洋层结数据集、全球海洋热含量数据集、基于广义回归神经网络的全球海洋表层二氧化碳分压数据集。”冯立强说，除此之外，还发布了高质量的全球海洋现场观测数据集，涵盖1985年至今的上千万条海洋温度、盐度观测数据。这些数据的开放共享推动了海洋科学前沿研究，例如，今年年初，包括海洋所在内的全球14家单位学者联合发布了国际第一份涵盖2020整年的全球海洋环境变化研究报告。报告显示，2020年海洋升温持续，成为有现代海洋观测记录以来海洋最暖的一年，亟需采取有效措施来保护海洋。

据介绍，“海洋科学领域云平台”近日上线试运行时，再次上线船基调查数据集353套、定点观测数据集59套、卫星遥感数据6套及再分析数据产品、国际共享数据集10余套。同时，集成海洋与大气科学数据软件工具500余套，为海洋领域用户提供了更多数据资源和在线分析工具。

当然，打造数字海洋、智慧海洋，不仅仅要对海洋数据进行收集分类整编，更重要的是面向国家、政府、企业、大众等领域的目标用户需求，打造海洋大数据与人工智能应用产品，探寻海洋的运行规律，预测未来的发展趋势变化，建立预测及应对模式，服务国家海洋健康可持续发展。

例如，中科院海洋所王凡团队根据对西太平洋暖池结构的认识、变异机理的把握，在气候预报模式中加入了海洋盐度模块，发展出了新型的气候变化预报系统（IOCAS ICM），在保证准确率的同时，把厄尔尼诺事件有效预报时间提前到半年甚至更早。

海洋所尹宝树研究员团队建立了高精度西太及中国近海的海流模式，基于该模式对2018年“桑吉号”溢油轨迹进行了准确预测，分析结果被国办采用。

团队成员海洋所研究员杨德周介绍说，目前，研究团队正针对日本核废水排到大海以后的扩散途径进行研究预判。团队成员海洋所副研究员冯兴如告诉记者，尹宝树团队还联合海洋大数据中心建立了精细化的风暴潮-近岸浪-天文潮耦合漫堤预报决策支持系统，该系统可实时展示台风运移的路径、强度等，实现台风登陆前36-96小时自动生成辅助分析报告，提供不同区域、不同时刻的漫提预警信息，计划在山东推广使用。

“目前，海洋大数据中心已开发海洋大数据与人工智能应用产品10余项，在我国近海生态灾害、溢油、风暴潮灾害预警服务等方面提供辅助决策和有效支撑。” 冯立强介绍说，下一步，还将继续建设海洋人工智能应用、数据产品研发、数据服务等平台，不断研发集成海洋科学数据管理和分析应用工具，开发具有普适性、综合性和示范性的数据产品，面向国家环境安全、政府决策和海洋科研需求，构建结构完善、功能先进的海洋人工智能与大数据服务业务化云平台，服务于海洋科技创新发展，推动海洋科学事业的发展。来源：慧天地