О б р а т н а я с в я з ь
Заказать обратный звонок
Имя*
Телефон*
Комментарий
(044) 390-71-26 (044) 495-28-29

Картографирование океана: история исследований в значимых словах

 

Алекс Бастос, Педро Менандро (статья в Hydro International от 25 января 2022 г.)

 

Эволюция съемки морского дна

За последние несколько столетий картографирование морского дна океана стало серьезной проблемой для морских геологов. Океанические батиметрические карты и подводная геоморфология значительно повлияли на наше понимание нашей планеты, от тектоники плит до глубоководных экосистем. Историю картографирования океана можно рассматривать через научные тенденции, основанные на словах, используемых в научной литературе. С этой целью был проведен анализ данных по 454 документам, датированным периодом с 1930-х по 2019 год, с использованием ключевой фразы картографирование морского дна.

Первые батиметрические карты были основаны на измерениях по линии (отвесу). В 1855 году первый батиметрический профиль Атлантического океана был показан в учебнике, опубликованном Мэтью Фонтейном Мори. С 1873 по 1876 год экспедиция HMS Challenger (экспедиция была названа в честь совершившего путешествие военного корабля - парового корвета HMS Challenger) собрала более 500 отвесных измерений, показав глубину Марианской впадины и более полную карту Атлантического океана с хребтами Dolphin, Connecting и Challenge, известными сегодня как Срединно-Атлантический хребет. Батиметрические карты стали важным достоянием во всем мире, и уже в 1903 году князь Монако Альбер I выпустил первые Общие батиметрические карты океана (GEBCO).

Начало 20 века ознаменовалось изменением подхода к картографированию морского дна. Развитие акустических технологий привело к использованию эхолотов, позволяющих собирать гораздо больше данных за гораздо меньшее время. После Второй мировой войны, когда широко использовались эхолоты, Морис Юинг, Брюс Хизен и Мари Тарп создали серию батиметрических карт, раскрывающих физико-географические особенности дна океана, опубликованных в основополагающем Специальном документе Геологического общества Америки (1959).  Морфология дна океана предоставила ключевую информацию для решения загадки тектоники плит, а также подтвердила гипотезу Вегенера о дрейфе континентов. В 1977 году глобальная карта морского дна "Дно океанов", составленная Хизеном и Тарпом и нарисованная художником Танги де Ремюром, стала важной вехой в картографированию морского дна и физиографии.

Непрерывное развитие акустических технологий принесло новизну в картографирование морского дна - революционную многолучевую батиметрическую систему. Первая невоенная многолучевая система была использована в 1977 году во время экспедиции Жана Шарко (Seabeam и Hydrochart). В последние десятилетия мы стали свидетелями поразительного технологического развития акустических и неакустических методов и систем картографирования морского дна.

Временная эволюция
Лексический анализ научной литературы указывает на эволюцию современного состояния картографирования морского дна за почти столетие. Наблюдался не только рост научной продукции, но и четкая тенденция использования научных, технологических и методологических терминов. В целом, литература началась с поисковых исследований (океан, интерпретация, исследование), переместилась к важности технологий в научных результатах (эхолокация, боковое сканирование, многолучевая съемка) и недавно обратилась к приложениям для картографирования океана, поскольку такие термины, как картографирования среды обитания, классификация морского дна и обратное рассеяние, стали более распространенными. Широкое использование слова датум в последние десятилетия также согласуется с увеличением доступности и качества данных.

 

Состав облака слов за каждый год за последнее десятилетие (источник: Менандро и Бастос, 2020 г.)

 

Очевидно, что на протяжении всего времени научные публикации, связанные с картографированием морского дна, следовали инвестиционным тенденциям в исследованиях, науке и технике, но также отражали национальные и международные интересы. За последние два десятилетия потребность в определении исключительных экономических зон, поддержка программ морского пространственного планирования, использование морского дна для возобновляемых источников энергии (например, прибрежные ветряные электростанции) и возвращение интереса к глубоководной добыче полезных ископаемых сформировали часть научных публикаций.

Еще одним интересным аспектом лексического анализа является увеличение количества публикаций, связанных с мелководьем (глубина воды 

 

Иллюстративная схема, обобщающая наиболее часто встречающиеся слова по десятилетиям (Источник изображения: Менандро и Бастос, 2020 г.)

 

Важность и будущие направления картографирования морского дна
В прошлом веке произошло впечатляющее развитие технологий и усилий по картографированию океана. Технологии, инновации и анализ данных меняются быстрее, чем когда-либо, и картографирование океана также следует этой тенденции. В декларации Организации Объединенных Наций о Десятилетии наук об океане в интересах устойчивого развития (2021–2030 гг.) говорится, что карта океана (цифровой атлас) является приоритетной областью исследований и развития технологий. С 2017 по 2021 год в рамках международной программы «Морское дно 2030», проводимой под руководством Nippon Foundation при поддержке IOC (Межправительственная океанографическая комиссия ЮНЕСКО), IHO (Международная гидрографическая организация), GEBCO (Проект по созданию общедоступной батиметрической карты Мирового океана ) и ряда других партнеров, удалось увеличить процент нанесенного на карту дна океана с 7% до почти 20%. Цель состоит в том, чтобы к 2030 году нанести на карту все морское дно.

Все эти проблемы и усилия подчеркивают важность картирования океана/морского дна. Батиметрическая карта, морфологическая/ физиографическая карта морского дна или классифицированная карта морского дна необходимы для всех видов применения, включая гидрографию, морские геологические опасности, разведку полезных ископаемых, возобновляемые источники энергии, морское пространственное планирование, определение исключительных экономических зон, технологические исследования и разработки, рыболовство, управление ресурсами, исследования воздействия на окружающую среду и модели изменения климата. Все социальные цели Десятилетия наук об океане ООН также требуют картирования морского дна.

 

Актуальная батиметрическая карта дна Мирового океана: светлым цветами показаны нанесенные на карту обследованные области, тогда как черным цветом показаны области, которые еще предстоит нанести на карту (карта предоставлена The Nippon Foundation-GEBCO Seabed Project 2030)

 

Следуя тенденциям, наблюдаемым в лексическом анализе, эволюция картирования морского дна, вероятно, будет состоять из все более интегрированных исследований с использованием новых технологий для сбора данных с помощью (автономные подводные аппараты, многолучевые эхолоты, многоспектральные многолучевые сонары, лидары, подводные беспилотные аппараты), сложных инструментов классификации (неконтролируемые подходы, машинное и глубокое обучение, сверточная нейронная сеть) и, возможно, новые функции и географический анализ. Когда морское дно будет нанесено на карту, мы узнаем больше о морфологии нашего океана. Экспедиция Пять глубин и экспедиции Северные глубины и Геология ледникового периода Большого Барьерного рифа являются хорошими примерами получения новых данных о дне океана, раскрывающих неизвестные особенности, или впервые картографирующих реальную глубину.

Поэтому исследования в течение следующего десятилетия окажут глубокое влияние на наши знания об океанах. Это позволит нам открывать новые морские ландшафты, прогнозировать места обитания на морском дне (в основном глубоководные) для лучшего управления ресурсами, улучшать модели циркуляции и климата и, надеемся, сделать данные доступными для всех. Усилия по обеспечению устойчивого освоения океанов требуют картографирования океанов, и в научных публикациях по картографированию морского дна будут отражены новые открытия и достижения, достигнутые в течение этого десятилетия. К 2030 году наши знания о дне океанов значительно возрастут, как это произошло с основополагающей работой Брюса Хизена и Мари Тарп «Дно океанов». Это повлияет не только на морские науки о Земле, но и на все морские науки.

 

Фрагмент карты дна Северной Атлантики, составленной Брюсом Хизеном и Мари Тарп и нарисованной австрийским художником и картографом Генрихом К. Беранном (любезно предоставлен Библиотекой Конгресса США, Отдел географии и карт)