Підготовка до підвищення рівня моря завдяки гідрографії
Сем Харпер, Матіас Джонас та Сара Джонс Кутюр, МГО (стаття в Hydro International № 2 за квітень 2023 р.)
Від морських карт до морських просторових даних
У багатьох місцях по всьому світу отримані дані однозначно показують підвищення рівня моря. У низовинних прибережних районах навіть невелике збільшення водного рівня у поєднанні з високими припливами та штормовими нагонами може мати руйнівні наслідки. Гідрографія може надати низку технологічних та інформаційних рішень для моніторингу змін, визначення вразливих областей та підготовки до майбутнього. Стандарти цифрових даних, розроблені МГО (Міжнародна гідрографічна організація), також можуть допомогти впоратися з великим обсягом даних про океан, що генеруються.
Повірка вимірювача водного рівня в Антарктиді
Підвищення рівня моря в поєднанні з екстремальними погодними явищами може мати далекосяжні наслідки, такі як зміна берегової лінії, вплив на прибережну енергетичну інфраструктуру та переміщення населення. Однак не в усьому світі це буде торкнутися однаковою мірою або з однаковою швидкістю. Припливи та рівень моря визначаються багатьма факторами: гравітаційне тяжіння Сонця та Місяця, а також форма та текстура морського дна, які в деяких випадках можуть збільшувати висоту припливів та хвиль. Гідрографічні продукти та сервіси підтримують усі види діяльності, пов'язані з океанами, морями та внутрішніми водними шляхами, та можуть допомогти у вирішенні цих проблем. Гідрографічні зйомки збирають дані про різні параметри океану, включаючи глибину (батиметрію), приливні явища та рівень моря. Щоб інтегрувати ці дані з різних географічних джерел, різних дисциплін та різних пристроїв та забезпечити їхню сумісність, необхідні надійні міжнародні стандарти. В результаті стандарти та рамки, розроблені МГО для навігації, розширюються для охоплення інших програм.
Від навігаційних карт до інфраструктури морських просторових даних
Надання гідрографічної інформації розширилося від введення даних тільки навігаційних карт та сервісів до значно ширшого спектру діяльності. Оцифрування цієї інформації дозволяє гідрографам надавати морські просторові дані, які можна наносити на карту та аналізувати. Цифрові морські просторові дані були успішно стандартизовані для навігації з використанням стандартів та посібників МГО та, зокрема, за допомогою стандарту обміну даними МГО S-57 для даних електронних карт та МГО INT 1 для стандартизації морських паперових карт. Однак зростаюче значення економічних та екологічних міркувань потребує цілісного підходу. На картах показані лише деякі базові гідрографічні дані, тому вони мають великий попит для значно ширшого кола додатків, і тому функціональна сумісність цих даних важливіша, ніж будь-коли раніше.
Ілюстрація наступного покоління наборів даних, здатних відображати топографію морського дна: комбінація S-101 ENC та S-102 Bathymetric Surface
Грунтуючись на досвіді ECDIS (Електронна система відображення графічних даних та інформації) та ENC (Електронна навігаційна карта), МГО продовжує розробляти та встановлювати стандарти та випускати посібники, які гарантують, що гідрографічна інформація доступна і може надаватися користувачам за допомогою відповідних узгоджених та функціонально сумісних продуктів та послуг. Розробка цих нових стандартів обумовлена необхідністю продовжувати задовольняти вимоги SOLAS (Безпека життя на морі) щодо підвищення безпеки судноплавства та підтримувати впровадження електронної навігації під керівництвом Міжнародної морської організації (ІМО), створення глобальної системи раннього попередження про цунамі та стійке використання Світового океану в рамках програми ООН Ocean Decade (Десятиліття океану). Для цього потрібний легкий доступ до стандартизованої високоякісної цифрової геопросторової інформації, яка може підтримувати керування та контроль морським простором. Відповідно, МГО продовжує роботу над структурою стандарту S-100 (рамковий документ МГО, призначений для розробки цифрових продуктів та послуг для гідрографічних, морських та ГІС-спільнот) для підтримки створення та підтримки взаємодіючих специфікацій продуктів морських даних, що відповідають серії стандартів географічної інформації ISO- 19100. Продукти на основі S-100, включаючи стандарт S-102 Bathymetric Surface (Батиметрична поверхня) та S-111 Surface Currents (Поверхневі течії), знаходяться на початковій стадії впровадження, тестування та оцінки у рамках програм випробувальних стендів МГО. Ця серія також включає специфікацію продукту для морських нормативів/меж і кордонів (S-121) і морських районів, що охороняються (S-122).
Вимірювання водного рівня, зроблені в Бресті, ясно показують,
що рівень моря піднімається
Навігаційні карти та цифрові дані про припливні явища
Гідрографічні служби по всьому світу стежать за мареографами, які надають динамічні дані про рівень моря, які допомагають визначати тенденції течій та можуть відображатися на цифрових картах. Тим не менш, коріння цих додатків сягає 1980-х років, коли прогрес у галузі технологій представив можливість універсальної програмної програми, яка могла б у цифровому вигляді інтегрувати ряд функцій у частково інтерактивний навігаційний інструмент. IHO та IMO працювали разом, щоб втілити це бачення у життя, надавши специфікації та вимоги до продуктивності для такого додатку. У 1989 році IMO вигадала назву «ECDIS - електронна картографічна та інформаційна система» для цього інноваційного класу комп'ютерних суднових навігаційних пристроїв. Щоб забезпечити ECDIS офіційними навігаційними даними, IHO створила перші стандарти для цифрових морських карток у середині 1990-х років - «ENC - Електронні навігаційні картки». Потрібно було майже два десятиліття, перш ніж гідрографічні служби змогли налагодити регулярне надання ENC, еквівалентних паперовим картам з точки зору якості та охоплення морських районів їхньої відповідальності. Сьогодні фактично всі судноплавні води покриті ENC, яких всього близько 16 000. Існують добре продумані системи розповсюдження для ENC, які працюють у співпраці з промисловістю, які також забезпечують регулярне оновлення через супутниковий зв'язок. У 2000-х роках користувацький попит на послуги інформації про глибину в режимі реального часу для навігації в поєднанні з доступністю батиметричних даних з високою роздільною здатністю спонукав інтерес до ключової галузі роботи: впровадження динамічних припливів і відливів у цифрове довкілля, пов'язане з ECDIS. Досі МГО продовжує заохочувати використання даних про припливи та відновлення історичних записів мареографів для вивчення довгострокових змін рівня моря. Деякі з недавніх морських тестувань S-100 універсальної моделі гідрографічних даних (Universal Hydrographic Data Model), також спрямовані на отримання даних майже в реальному часі про докладну топографію морського дна і течії.
Підтримка систем раннього попередження
Гідрографічні дані також можуть допомогти передбачити екстремальні погодні явища та стихійні лиха, такі як цунамі, та підготуватися до них. На COP27 (назва щорічної конференції, де збираються всі країни, що ратифікували Рамкову конвенцію Організації Об'єднаних Націй про зміну клімату 1992 року) в Шарм-ель-Шейху, Єгипет, Генеральний секретар ООН пан Антоніу Гутерріш оголосив про план світу протягом наступних п'яти років. У плані будуть усунені «ключові прогалини у розумінні ризику лих, моніторингу та прогнозування, швидкого зв'язку, а також готовності та реагування». Для впровадження ефективних систем для океану необхідні актуальні та точні дані для відстеження змін у морському середовищі та розробки більш точних моделей майбутніх тенденцій. Зокрема, через те, що форма і текстура морського дна впливають на поширення хвиль цунамі, точніша інформація може допомогти точно визначити області для зосередження ресурсів.
Загальна батиметрична карта океану (GEBCO)
МОО працює разом з IOC UNESCO ( Міждержавна океанографічна комісія ЮНЕСКО над створенням повної карти морського дна з високою роздільною здатністю в рамках програми GEBCO. Дані зберігаються в Центрі даних цифрової батиметрії (DCDB) МОО, розташованому в Національному центрі екологічної інформації (NCEI) Національного управління з дослідження океанів та атмосфери (NOAA) в Боулдері, штат Колорадо (США). Банк батиметричних даних DCDB щорічно зростає на кілька терабайт. В результаті отримано вільно доступний грид GEBCO (глобальна модель рельєфу та суші), яка тепер щорічно оновлюється, перетворившись на інтерактивний картографічний інструмент із можливостями здійснення запитів. Однак охоплення і якість сітки залежать від даних зйомки топографії океану. Частка світового океану, нанесена на карту з високою роздільною здатністю за допомогою гриду GEBCO, збільшилася з 6% у 2017 році до майже 25% у 2022 році. Однак існує значна прогалина в повному високоякісному покритті. Програма GEBCO працює над покращенням цього за допомогою різних ініціатив. Одним із них є спільний проект Seabed 2030 (Морське дно 2030) японського фонду Nippon і GEBCO, метою якого є картографування 100% океану у форматі високої чіткості до кінця цього десятиліття . Seabed 2030 працює над виявленням існуючих наборів даних, ще не завантажених у DCDB, підтримує цивільний науковий проект МГО зі збору даних про глибину (краудсорсингова батиметрія - отримання батиметричних даних від групи безкорисливих виконавців через інтернет) і планує спонсорувати розробку нової. Мета проекту полягає в тому, щоб кожен осередок грід-сітки з певними цільовими дозволами, які різняться по глибині, містив би принаймні одне зондування глибини. Грід-сітка GEBCO, випущена у червні 2022 року, містила значно більше даних, особливо в арктичних та антарктичних регіонах, де покриття збільшилося приблизно на 15%. На знак визнання його внеску у поглиблення знань про океан програму Seabed 2030 було затверджено як акцію ООН у рамках Ocean Decade. Крім структури стандартизації S-100, грід-сітка GEBCO є одним із найбільш важливих способів, за допомогою якого гідрографія може сприяти кращому вивченню океану. Крім надання вихідних даних для відстеження змін, якісніші дані забезпечують більш точні моделі підвищення рівня моря та океанських течій. Точність моделей прогнозування впливу підйому рівня води на прибережні райони значною мірою залежить від геометрії та текстури морського дна. Гідрографія як прикладна наука є єдиною дисципліною, яка надає ці знання про океан.
Нарощування потенціалу
Нарощування потенціалу є важливим компонентом програми роботи МОО. Мета полягає в тому, щоб допомогти державам виконувати зобов'язання з гідрографії, картографії та безпеки на морі, приділяючи особливу увагу рекомендаціям UNCLOS (Конференція ООН з морського права), SOLAS (Міжнародна конвенція з охорони людського життя на морі) та інших міжнародних документів. Сфера охоплення включає безпеку судноплавства, захист морського середовища, пом'якшення наслідків зміни клімату та адаптацію до нього, розвиток національної інфраструктури, управління прибережною зоною, морські дослідження, експлуатацію морських ресурсів (корисні копалини, рибальство тощо), делімітації морських кордонів, морську оборону та безпеку, та боротьбу зі стихійними лихами у прибережних районах.
Зображення ENC покриття каналу (онлайн-каталог карт МГО)
З 2005 р. програмою МГО з нарощування потенціалу скористалися понад 1500 учасників із 143 держав. Діапазон заходів, що підтримуються, охоплює широкий спектр не тільки за типом заходів, але і за їх тривалістю. Короткострокові заходи можуть містити технічні візити для оцінки поточного рівня знань, семінари та короткі курси. Технічні візити допомагають виявити гідрографічні можливості, необхідні для надання послуг для виконання зобов'язань, пов'язаних із конвенцією SOLAS. Практикуми, семінари та короткі курси присвячені конкретним аспектам зобов'язань, наприклад, тим, які пов'язані з інформацією про безпеку на морі, конкретними частинами гідрографічної зйомки, обробкою та управлінням даних, а також виробництвом морських карток. МОО створило та підтримує систему фінансованих освітніх курсів. З 2009 р. було організовано 27 курсів, які пройшли 137 студентів з 56 держав-членів, що зробило важливий внесок у гідрографічний потенціал у всьому світі. Програма МГО з нарощування потенціалу фінансується з бюджету МГО та доповнюється внесками держав-членів, промисловості та інших партнерів. Сюди входить постійна фінансова підтримка японського фонду Nippon і Республіки Корея. Зважаючи на зростання попиту на CB діяльність МГО (коли користувачі можуть ділитися своїми думками та подіями, а також брати участь в онлайн-дискусіях за допомогою коментарів), Секретаріат продовжує свою кампанію з пошуку додаткових держав-донорів та фінансуючих організацій .
Повірка вимірювача водного рівня за допомогою нівелювання в Монако
