Chương 4: Tầm nhìn năm 2020 về hải dương học

Trở về Mục lục cuốn sách

John R. Delaney | University of Washington
Roger S. Barga | Microsoft Research

Đại dương là lớp bảo vệ cuối cùng trên bề mặt Trái đất. Che phủ tới 70 phần trăm bề mặt hành tinh chúng ta, nó là quyển lớn nhất và phức tạp nhất mà con người biết đến. Đại dương là một kho chứa nhiệt và hóa chất khổng lồ, luôn hoạt động. Nó thực sự là “cỗ máy” điều khiển hệ thống thời tiết–khí hậu khắp đại dương và lục địa, trực tiếp ảnh hưởng đến sản xuất thực phẩm, hạn hán và lũ lụt trên đất liền. Nước cũng là màng chắn bức xạ điện từ khá tốt, vì vậy ta không dò được hết địa hình đáy biển như đã làm được đối với bề mặt của Sao Hỏa và Sao Kim. Và mặc dù mối liên hệ về không gian nội trong lòng đại dương đã được bước đầu được tìm hiểu song những biến động dài và ngắn hạn cùng những phức tạp trong động lực biển vẫn chưa được hiểu rõ.

Là nguồn lưu trữ cuối cùng của chất thải do nhân loại đổ ra, đại dương đã hấp thụ gần như một nửa lượng các-bon hóa thạch kể từ năm 1800. Các lòng đại dương là nguồn gốc gây ra nhiều hiểm họa: động đất, sóng thần, và bão lớn. Các hạt động này rất hiếm xảy ra, nhưng mạnh mẽ, và thường rất năng động, thường không thể đoán trước. Vì lòng đại dương là kho rất rộng lớn nhưng có giới hạn, trong đó chứa các thể hữu sinh và vô sinh, con người đã khai thác chúng làm thực phẩm, năng lượng, và các khoáng chất khác để duy trì hoạt động đời sống. Nhiều nhà khoa học tin rằng các núi lửa trong lòng đại dương là cái lò luyện nên vật thể sống đầu tiên của Trái đất và có thể là cả ở hành tinh khác. Đại dương tiếp giáp với tất cả lục địa, nó không thuộc về riêng ai nhưng lại là của tất cả chúng ta nhờ tính linh động vốn có. Đại dương có thể được coi là di sản chung của nhân lại, là trách nhiệm và hỗ trợ cuộc sống của tất cả chúng ta.

Tính phức tạp của đại dương

Thử thách đối với chúng ta là tối ưu hóa những ích lợi và giảm thiểu các rủi ro khi sống trên một hành tinh chịu sự chi phối bởi hai nguồn năng lượng chính: năng lượng mặt trời vận hành cả bầu khí quyển cùng phần lớn tầng trên của đại dương, và năng lượng nhiệt trong lòng đất vận hành các mảng kiến tạo và một phần lớp dưới của đại dương. Đã hơn 4 tỷ năm nay, đại dương toàn cầu đã phản hồi lại những tác động kết hợp do hai nguồn lực mạnh mẽ nói trên trong quá trình đồng tiến hóa của Trái đất, đại dương, khí quyển, và sinh quyển. Hệ quả là, các đại dương đều có một lịch sử dài và phức tạp, tạo ra hệ thống cực kì phức tạp như hiện nay, trong đó hàng nghìn quá trình lý-hóa-sinh luôn tương tác trên nhiều quy mô không gian và thời gian trong khi đại dương duy trì “vùng an toàn” sinh học trên hành tinh chúng ta.

quá trình hải dương

Hình 1: Hai nguồn năng lượng chính có ảnh hưởng mạnh mẽ đến lòng đại dượng: ánh mặt trời và năng lượng bức xạ của nó, và nội nhiệt với nguồn cấp bằng đối lưu và truyền nhiệt. Hiểu được sự phức tạp của đại dương đòi hỏi việc nghiên cứu định tính và định lượng—trong một khung không-thời gian được xác định rõ qua hàng thập kỉ—vô vàn quá trình luôn luôn thay đổi và tương tác lẫn nhau. Hình minh họa do John Delaney và Mark Stoermer thiết kế; vẽ bởi Center for Environmental Visualization (CEV) thuộc Chương trình NEPTUNE.

Hình 1 đã ghi lại một phần nhỏ của sự phức tạp này, vốn được không ngừng thúc đẩy bởi năng lượng đến từ phía trên và phía dưới. Để hiểu sâu hơn về “hệ thống duy trì sự sống toàn cầu” này, cần có những cách tiếp cận nghiên cứu hoàn toàn mới trong đó cho phép các quá trình tương tác trên diện rộng trong đại dương được nghiên cứu đồng thời và trao đổi giữa các nhà khoa học—những cách tiếp cận cho phép khảo sát tại chỗ và liên tục những kết nối giữa nhiều quá trình trong một khung không–thời gian rõ ràng. Việc thực hiện những cách tiếp cận mới và mạnh mẽ này là thử thách đồng thời cũng là tầm nhìn của khoa học hải dương trong thế hệ mới.

Từ quan điểm lịch sử

Qua hằng ngàn năm, con người đã đi biển để trốn chạy, chinh phục, buôn bán, và thám hiểm. Từ tháng 10/1957 đến 1/1960, chúng ta đã phóng lên vệ tinh đầu tiên quanh Trái đất và lặn xuống phần sâu nhất của đại dương. Tàu thuyền, vệ tinh và tàu ngầm đã và đang là những chỗ dựa chắc chắn của nghiên cứu và khám phá không gian đại dương trong suốt 50 năm. Bây giờ chúng ta đang sẵn sàng hướng tới ngưỡng tiếp theo trong bước đột phá công nghệ nâng cao những phát kiến về hải dương; lần này, việc khám phá sẽ tập trung vào miền thời gian và những quá trình tương tác. Kỉ nguyên mới này sẽ dồn vào sự xuất hiện, và hội tụ của nhiều kĩ thuật mới phát triển nhanh chóng. Những thay đổi này đang tạo nền cho điều mà Marcel Poust gọi là [tạm dịch] “hành trình thực sự của khám phá, trong đó không phải đi tìm cảnh quan mới, mà là với cặp mắt mới”.

Theo nhiều cách khác nhau, “tầm nhìn” này về giáo dục và nghiên cứu hải dương thế hệ mới sẽ có sử dụng đa dạng những công nghệ tiên tiến để “nhìn” hay nhận biết đồng thời và liên tục nhiều quá trình khác nhau đang vận hành ở trong cả khối nước đại dương từ góc nhìn trong lòng đại dương. Một số khả năng trong đó sẽ cho phép con người từ xa có thể phát hiện tại chỗ những thay đổi nghiêm trọng diễn ra bên trong những khối nước đại dương nhất định. Việc nhanh chóng cấu hình lại các bảng gắn đầu đo chính kết nối với Internet qua cáp quang điện từ tầm ngầu sẽ cho phép chúng ta thu giữ, chụp ảnh, lấy tài liệu, và đo đạc những hiện tượng mạnh mẽ mà trước đây ta không thể tiếp cận được, như núi lửa phun trào, những dạng di cư chính, sụt lún đáy biển, động đất mạnh, bão lớn, và một loạt những hiện tượng phức tạp khác mà nghiên cứu khoa học nói chung chưa tiếp cận được.

Mẫu hình thứ tư

Đại dương vốn luôn ít được lấy mẫu kể từ khi con người cố gắng đặc trưng tính phức tạp nội tại của nó. Theo một nghĩa rất thực, hiện nay bộ mô hình lý thuyết và số trị thiên về tính toán để mô phỏng động thái của đại dương đã vượt cấp độ yêu cầu số liệu thưc tế cần để áp dụng những mô hình đó cho thực tế. Hậu quả là, chúng ta đang đã và đang không thể thậm chí là tiến gần những mô hình hữu dụng để dự báo động thái thực sự của biển. Chỉ bằng cách lượng hóa những sự kiện dữ dội và hiếm xảy ra, như bão lớn và núi lửa phun, trong ngữ cảnh những biến đổi dài hàng thập kỉ, chúng ta mới có thể bắt đầu tiếp cận những mô hình dự báo dộng thái đại dương tin cậy được. Theo thời gian, khi các mô hình thí nghi ngày càng được tinh chỉnh bởi việc liên tục so sánh với số liệu thực tế được truyền từ hiện trường, chúng ta mới dần có khả năng dự đoán động thái tương lai của những hệ thống tự nhiên vô cùng phức tạp này. Để đạt được mục tiêu đó, chúng ta cần bắt đầu thay đổi cơ bản về ta cách tiếp cận hải dương học.

Con đường này gồm có một số bước thiết yếu. Ta cần phải ghi lại được những điều kiện và đo đạc các luồng chảy bên trong khối nước đại dương, một cách đồng thời đúng lúc trong thực tế, qua nhiều quy mô thời gian và không gian, bất kể độ sâu, năng lượng, hoạt độ, hay độ phức tạp của các quá trình xảy ra. Những đo đạc này cần được thực hiện bằng mạng lưới đặt cùng vị trí gồm nhiều kiểu đầu đo, vận hành bởi nhiều nhà nghiên qua giai đoạn dài hàng thập kỉ đến hàng thế kỉ. Và số liệu phải được thu thập, lưu trữ, hiển thị, và so sánh lập tức với các kết quả mô phỏng được cấu hình rõ ràng nhằm đối phó với độ phức tạp ở quy mô tương đồng với không gian–thời gian tiến hành đo đạc hiện trường.

Cách tiếp cận này có ba ưu điểm chính: (1) Các mô hình phải liên tục giả lập thực tế đo đạc qua việc so sánh không ngừng với số liệu để nắm bắt được động thái thực của đại dương đưa vào “không gian mô phỏng” nhằm tiến đến những mô phỏng dự báo tốt hơn; (2) Khi có sự bất đồng giữa mô hình và số liệu, giả sử rằng số liệu là chính xác, ta phải ngay lập tức điều chỉnh hệ thống robot đầu đo ở biển để đặc trưng được hoàn toàn những hiện tượng cần được tháo gỡ vì hiển nhiên chúng sẽ cung cấp những chi tiết sâu sắc về những phức tạp ta cần tìm kiếm để nắm bắt trong những mô hình bị thất bại; (3) Bằng cách tạo ra và lưu trữ tất cả những kết quả đo đạc, quan trắc trong khung không gian–thời gian được đánh tọa độ rõ ràng, chúng ta có thể cho phép nhiều nhà nghiên cứu (cả những người không tham gia vào thu thập số liệu) kiểm tra được tính tương quan giữa các một số bất kì các hiện tượng được chọn lựa, trong quá trình, hay lâu sau khi các hiện tượng xảy ra. Nếu dữ liệu lưu trữ được đăng ngay lên Internet, thì tiềm năng khám phá sẽ nâng cao đáng kể do sẽ có thêm nhiều người nghiên cứu tiềm năng có thể khám phá được một phổ “không gian” tham số đang được nhanh chóng mở rộng. Với những nhà khoa học làm việc trong môi trường thiên về dữ liệu này, sẽ có nhu cầu phát triển một bộ sản phẩm dây chuyền nghiên cứu mới giúp lưu trữ, đồng hóa, hiển thị, mô hình hóa, và diễn giải thông tin về tất cả những hệ thống cần nghiên cứu. Một số báo cáo hội thảo đã đề cập đến ví dụ về những “sản phẩm dây chuyền” này trong nguồn tư liệu mở [1,2].

Sự xuất hiện và hội tụ

Khoa học hải dương đang trở nên có lợi đối với một loạt các công nghệ mạnh mẽ mới xuất hiện, được phát triển bởi nhiều cộng đồng hoàn toàn không liên quan đến nghiên cứu hải dương—chúng bao gồm, nhưng không chỉ có, công nghệ nano, cộng nghệ sinh học, công nghệ thông tin, mô hình số trị, công nghệ ảnh, và robot học. Thậm chí mạnh mẽ hơn sẽ là diễn tiến hội tụ của những lĩnh vực trên mở ra những khả năng mới vì chúng được điều chỉnh để vận hành từ xa những nhiệm vụ phức tạp bằng cách kết hợp công nghệ mới vào những hệ thống thử nghiệm hoặc thăm dò thích hợp.

Chẳng hạn, những hoạt động hộ trợ có dùng máy tính sẽ liên quan đến hệ thống lưu trữ dữ liệu khổng lồ, điện toán đám mây, dây chuyền khoa học, phương thức hiển thị hiện đại, và siêu máy tính cầm tay. Thay vì pin và vệ tinh được dùng để vận hành các thiết bị viễn thám, cáp quang với băng thông rộng cùng nguồn điện cung cấp sẽ được dùng, qua đó chuyển đổi những hình thức nghiên cứu khoa học có thể tiến hành đối với đại dương. Việc điều chỉnh những cáp quang theo tiêu chuẩn công nghiệp để dùng cho nghiên cứu hải dương có thể thay đổi cơ bản bản chất của sự hiện diện con người xuyên suốt khối nước đại dương bằng cách truyền điện năng và băng thông theo định kỳ vào “không gian đại dương”, một việc làm chưa có tiền lệ. Việc dò bằng sóng âm và quang học phân giải cao sẽ là một phần của công nghệ rộng hơn về “hệ thống chụp hình đại dương”. Những cách tiếp cận này sẽ bao gồm việc dùng thường xuyên video độ phân giải cao, với âm thanh stereo nếu cần, cũng như sóng âm cao tần, thấu kính âm, và lấy mẫu theo thể tích. Các công nghệ đầu đo tiên tiến sẽ bao gồm cảm biến hóa học dùng các phổ kế khối lượng năng động điều khiển được từ xa, sắc kí hơi, phân tích di truyền sinh học và các kĩ thuật lấy mẫu thích ứng.

Cách tiếp cận tổng hợp

Sau hàng thập kỉ lập kế hoạch [3,4], U.S. National Science Foundation (NSF) đang ở ngưỡng đầu tư hơn 600 triệu USD trong 6 năm để xây dựng và vận hành sớm một cơ sở hạ tầng mới được biết đến với tên gọi Ocean Observatories Initiative (OOI) [4]. Tuổi thọ dự tính của chương trình này là 25 năm. Ngoài việc tiến hành những đo đạc cần thiết ở ven bờ biển những vùng vĩ độ cao hỗ trợ bởi các hệ thống liên lạc vệ tinh có băng thông hẹp, dự án tiên tiến này còn đảm bảo bước đột phá đưa vào sử dụng hệ thống quan trắc dùng cáp quang điện ở vùng Đông Bắc của Thái Bình Dương [5–7] ngoài khơi các bang Washington, Oregon, và British Columbia, như trên Hình 2.1

mạng lưới trạm đo

Hình 2: Một phần của dự án OOI tập trung vào động thái của mảng kiến tạo Juan de Fuca và các quá trình mạnh mẽ đang vận động trong lớp nước đại dương và khí quyển bên trên nó. Những thay đổi gần đây của Regional Scale Nodes (RSN) đã tập trung vào việc phân phố các thành phần kí hiệu bởi điểm đỏ, còn hạng mục phần điểm hồng sẽ được mở rộng trong tương lai. Hình tròn phóng to cho thấy đỉnh của núi Axial dưới đáy biển, dọc theo Dải Juan de Fuca. Mỗi trạm hình vuông cấp nguồn điện và băng thông, vốn trước đây chưa có, để phục vụ nghiên cứu và giáo dục. Nhiều hiện tượng như trên Hình 1 có thể được khảo sát tại những trạm này. Hình do CEV tạo ra cho OOI-RSN.

Những mạng lưới đầu đo tương tác, phân bố trong lãnh thổ Hoa Kỳ và Canada sẽ tạo ra một “phòng thí nghiệm” tự nhiên rộng mở cho việc tiến hành nhiều thí nghiệm mới, dài hạn, ngay bên trong lòng đại dương bằng cách kiểm soát theo thời gian thực đối với toàn bộ hệ thống “phòng thí nghiệm”. Việc mở rộng nguồn điện và băng thông cho một loạt các đầu đo, thiết bị, và robot tương tác phân bố trong lòng đại dương, trên mặt biển, dưới đáy và ở những hố khoan ngầm trong lòng biển sẽ thúc đẩy các nhà nghiên cứu trên mọi lĩnh vực phát huy sáng tạo và khám phá về miền thời gian. Đại học Washington hiện đang phụ trách thành phần cáp nối trong dự án của NSF, được biết với tên là Regional Scale Nodes (trước đây được tài trợ và biết đến với tên NEPTUNE); trường Đại học Victoria phụ trách việc nghiên cứu từ phía Canada, được biết với tên NEPTUNE Canada. Hai hoạt động được hợp nhất vào năm 2000 dưới hình thức hợp tác giữa Hoa Kỳ và Canada. Tổ chức Điều hành hải dương (Consortium for Ocean Leadership) tại Washington, D.C. đang quản lý và tổng hợp toàn bộ hệ thống OOI cho NSF. Woods Hole Oceanographic Institution và Đại học California tại San Diego lần lượt chịu trách nhiệm giám sát các hạng mục Coastal-Global và Cơ sở hạ tầng thông tin của chương trình. Trường Oregon State University và Scripps Institution of Oceanography là các tổ chức tham gia vào phần hạng mục Global-Coastal của OOI.

Cách tiếp cận quan trắc đại dương dùng cáp sẽ là chuyển biến khoa học hải dương bằng việc cho phép truy cập tương tác đến dữ liệu và thiết bị biển vào mọi lúc trong suốt thời gian từ 2 đến 3 thập kỉ. Hơn 1200 km cáp ngầm quang điện sẽ cấp hàng chục kW điện đến các trạm ở đáy biển, tại đó các thiết bị có thể trải rộng với bán kính đến 50 km quanh mỗi trạm, và được cắm trực tiếp hoặc qua các cáp kéo dài trung gian. Cáp chính sẽ cung cấp băng thông từ 2,5 đến 10 gigabit/giây kết nối giữa đất liền và một số lượng không ngừng tăng các bộ đầu đo gắn cố định và các thiết bị vận chuyển đầu đo di động. Chúng ta trông đợi việc một loạt những cách tiếp cận mới đến hải dương học sẽ phát triển dựa vào sự sẵn có nguồn điện và băng thông tại chỗ. Một ưu điểm chính sẽ là việc dữ liệu trở về kịp thời và điều khiểu qua lệnh các đoàn xe vận hành từ xa (ROV) và xe tự hành dưới nước (AUV). Cơ sở hạ tầng sẽ thích ứng được, mở rộng được và xuất khẩu được đến tay người cần nghiên cứu. Chính sách dữ liệu đối với OOI là nhằm kêu gọi tất cả thông tin phải được công bố lên Internet (trừ những thông tin liên quan tới an ninh quốc gia) để người nghiên cứu truy cập được.

khám phá đại dương qua màn hình phân giải cao

Hình 3. Quần chúng hoặc các nhà khoa học trong thế hệ kế tiếp. Bức hình ảo này cho thấy một con bạch tuộc ở sâu dưới biển, với tên gọi Grimpoteuthis, và một phần của hệ thống nhiệt mạch nước nóng dưới lòng biển ở rặng Juan de Fuca. Những hình ảnh theo thời gian thực như vậy, với chất lượng HD 3 chiều sẽ có liên tục trong thời gian 5 năm. Thiết kế đồ họa: Mark Stoermer. Ảnh chụp: CEV, NEPTUNE năm 2005.

Được nối với Internet, các trạm quan sát với cáp ngầm sẽ cho phép các nhà khoa học, sinh viên, giáo viên và quần chúng truy cập vào không gian ảo những nơi con người hiếm khi đến được ngay trên hành tinh này. Internet sẽ được nối đến tận đáy biển một cách hiệu quả, và có thể tương tác với một loạt các thiết bị, bao gồm máy quay video HD trực tiếp tới nhiều môi trường trong lòng biển, như trên Hình 3. Các hệ thống quan sát có cáp sẽ có thể thu nhận những quá trình có quy mô mảng kiến tạo, các xoáy nước biển cỡ vừa, hoặc cả cỡ nhỏ hơn. Bằng cơ sở hạ tầng mới này ta sẽ sẵn sàng tiến hành nghiên cứu các hoạt động tiêu biểu ảnh hưởng đến thay đổi khí hậu, sinh trưởng ở đáy chuỗi thức ăn, hay axit hóa dần dần nước biển (ở đây chỉ nêu ra một số). Những nghiên cứu mới về tâm chấn lan rộng giữa đại dương, các đứt gẫy chuyển đổi, và đặc biệt là những quá trình trong vùng trũng thấp ở chân thềm lục địa, vốn có thể gây ra động đất mạnh ở vùng Tây Bắc Thái Bình Dương, sẽ giải đáp được bằng các trang thiết bị cáp như đã đề cập đến.

Phòng thí nghiệm hải dương tương tác này sẽ được đưa vào hoạt động với một cơ sở hạ tầng chung trong đó tích hợp nhiều trạm đo, hàng nghìn dụng cụ, hàng chục nghìn người dùng, và hàng petabyte dữ liệu. Những mục đích của trạm quan trắc hải dương nối cáp chỉ đạt được nếu bộ phận ở biển được hỗ trợ bởi cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin hiện đại là kết quả từ sự hợp tác giữa nhà khoa học máy tính và hải dương học. Sự hợp tác như vậy sẽ cho phép nhà khoa học tương tác với đại dương bằng cách thực hiện lệnh chương trình và kiểm soát đầu đo ngay trong thời gian thực; cung cấp liên tục dữ liệu vào mô hình; tự động hóa việc kiểm định và kiểm soát chất lượng số liệu; và hỗ trợ các cách tiếp cận mới về quản lý dữ liệu, phân tích, và hiển thị.

Điều gì có thể xảy ra?

Hình 4 chỉ ra một số khả năng biến đổi tiềm tàng có thể xuất hiện trong lĩnh vực khoa học biển đến năm 2020. Về lâu dài, yếu tố chính của việc cấp nguồn điện và băng thông dùng dưới đáy biển sẽ là tiềm năng cho những thiết kế tổng hợp mạnh bạo cũng những phát triển giúp ta thêm hiểu biết, có lẽ cả dự đoán được, động thái của sự tương tác giữa Trái đất, đại dương, và khí quyển cùng ảnh hưởng của chúng đến một hệ sinh thái bền vững trên hành tinh.

dữ liệu với độ phân giải cao được truyền về trung tâm phân tích

Hình 4. Một số sự phát triển mang tính đột phá có thể được phổ biến trong vòng 5 năm nữa với một hệ thống cáp hỗ trợ. Ảnh phía trên cho thấy hệ thống phân tích di truyền thu nhỏ được điều chỉnh từ các phòng thí nghiệm vốn thường đặt trên đất liền, để giúp nhà khoa học gạt công tắc ở phòng thí nghiệm cách xa hàng trăm dặm lấy được mẫu dòng chảy và tính toán chuỗi gien tại chỗ. Dữ liệu có thể truyền lên Internet chỉ trong vài phút sau khi quyết định, giúp cho lấy mẫu các vi khuẩn trong luồng khí nóng phun từ miệng núi lửa dưới đáy đại dương hoặc sự sinh sôi theo mùa của thực vật phù du. Ảnh phía dưới cho thấy một minh họa về khái niệm của một phòng thí nghiệm phân tích sinh học hoàn toàn từ xa, đặt tại đáy biển, cho phép đo đạc và phân tích chi tiết nhiều thông số quan trọng tại chỗ bằng video độ phân giải cao với âm thanh stereo để giúp cho việc thao tác từ xa đạt độ chính xác cao. Ý tưởng khoa học: Ginger Armbrust và John Delaney; thiết kế mỹ thuật: Mark Stoermer, CEV.

Kết luận

Quan trắc biển sử dụng cáp truyền đã kết hợp những bước tiến khoa học mạnh mẽ về công nghệ đầu đo, hệ thống robot, liên lạc tốc độ cao, di truyền sinh thái, và công nghệ nano với cơ sở hạ tầng quan trắc theo cách sẽ làm biến đổi đáng kể cách tiếp cận mà những nhà khoa học, nhà giáo, kỹ nghệ gia, và người lập chính sách sử dụng để tương tác với đại dương đầy biến động. Trong những thập kỉ tới, đa số các quốc gia sẽ áp dụng những hệ thống kiểu này vào lãnh hải. Khi những hệ thống như vậy trở nên phức tạp hơn và dữ liệu thường xuyên hơn trên Internet, thì mạng Internet sẽ trở thành công cụ nghiên cứu hải dương mạnh nhất trên thế giới. Theo cách này, những quan điểm của Jim Gray sẽ tiếp tục phát triển cùng với đó chúng ta sẽ học cách khám phá chân lý và những ẩn số bên trong dữ liệu mà chúng ta đã nắm trong tay.

Trong khi trạm quan trắc dùng cáp sẽ phân nhánh theo hướng có lợi cho các nhà khoa học, kĩ sư và nhà giáo tiến hành công việc của họ, thì ảnh hưởng sâu rộng nhất có lẽ là sự thay đổi lớn của thái độ công chúng về biển cũng như về quá trình nghiên cứu khoa học. Dữ liệu theo thời gian thực và khả năng liên lạc với tốc độ cao vốn có ở hệ thống quan trắc từ xa bằng cáp cũng sẽ mở ra hướng hoàn toàn mới cho công chúng tương tác với giới tự nhiên.

Trong nhận định cuối cùng, việc có các mô hình dự báo hoạt động của đại dương sẽ dựa trên hàng thập kỉ tinh chỉnh kết quả mô phỏng máy tính phức tạp để khớp với só liệu quan trắc có chất lượng cao từ hệ thống những đầu đo phân bố dưới biển sẽ hình thành cơ sở cho việc tìm hiểu cách quản lý, hoặc ít nhất là thích ứng với, hệ thống mạnh mẽ nhất, có thể điều hòa khí hậu trên hành tinh này—đó là đại dương.

Lời cảm ơn

Chúng tôi xin chân thành ghi nhận những tư tưởng lớn của Jim Gray, người đã không ngần ngại nói rằng cách dùng trạm cáp quan trắc đại dương này với băng thông cao và số liệu dòng chảy theo thời gian thực sẽ là tất yếu đối với sự phát triển của chúng ta và tầm hiểu biết của chúng ta về thế giới. Chúng tôi cũng xin cám ơn sự giúp đỡ của Đại học Washington, National Science Foundation, Consortium for Ocean Leadership, và nhóm Microsoft External Research đã hợp tác về mặt kĩ thuật và trợ giúp tài chính. Đặc biệt, NSF và National Oceanographic Partnership Program đã rất nhiệt tình giúp đỡ trong buổi đầu phát triển ý tưởng NEPTUNE từ năm 1998 đến 200, thông qua ngân sách nghiên cứu dành cho J. R. Delaney. Deborah Kelley, Nancy Penrose, và Mark Stoermer, từ đó giúp rất nhiều cho việc chuẩn bị bản thảo này cũng như nội dung thảo luận có liên quan.

Tài liệu trích dẫn

[1] “Project Trident: A Scientific Workflow Workbench Brings Clarity to Data,” http://research.microsoft.com/en-us/collaboration/focus/e3/workflowtool.aspx.

[2] Two URLs for the NSF Workshop on Challenges of Scientific Workflows: http://grids.ucs.indiana.edu/ptliupages/publications/IEEEComputer-gil.pdf http://vtcpc.isi.edu/wiki/index.php/Main_Page.

[3] National Research Council of the National Academies, Enabling Ocean Research in the 21st Century: Implementation of a Network of Ocean Observatories. Washington, D.C.: National Academies Press, 2003, p. 220.

[4] “Ocean Observatories Initiative (OOI) Scientific Objectives and Network Design: A Closer Look,” 2007, http://ooi.ocean.washington.edu/cruise/cruiseFile/show/40. Ocean Leadership Web site for the Ocean Observatories Initiative: http://www.oceanleadership.org/ programs-and-partnerships/ocean-observing/ooi.

[5] J. R. Delaney, F. N. Spiess, S. C. Solomon, R. Hessler, J. L. Karsten, J. A. Baross, R. T. Holcomb, D. Norton, R. E. McDuff, F. L. Sayles, J. Whitehead, D. Abbott, and L. Olson, “Scientific rationale for establishing long-term ocean bottom observatory/laboratory systems,” in Marine Minerals: Resource Assessment Strategies, P. G. Teleki, M. R. Dobson, J. R. Moor, and U. von Stackelberg, Eds., 1987, pp. 389–411.

[6] J. R. Delaney, G. R. Heath, A. D. Chave, B. M. Howe, and H. Kirkham, “NEPTUNE: Real-time ocean and earth sciences at the scale of a tectonic plate,” Oceanography, vol. 13, pp. 71–83, 2000, doi: 10.1109/OCEANS.2001.968033.

[7] A. D. Chave, B. St. Arnaud, M. Abbott, J. R. Delaney, R. Johnson, E. Lazowska, A. R. Maffei, J. A. Orcutt, and L. Smarr, “A management concept for ocean observatories based on web services,” Proc. Oceans’04/Techno-Ocean’04, Kobe, Japan, Nov. 2004, p. 7, doi: 10.1109/OCEANS.2004.1406486.

Advertisements

%(count) bình luận

Filed under Mẫu hình IV

One response to “Chương 4: Tầm nhìn năm 2020 về hải dương học

  1. Pingback: Mẫu hình thứ tư: Khám phá khoa học thiên về dữ liệu | Blog của Chiến

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Đăng xuất / Thay đổi )

Connecting to %s