يقوم برنامج "نظام التنبؤ السلس بالمحيطات والمناخ" بتطوير جيل جديد من العوامات السطحية المنجرفة

المعهد الأول لعلوم المحيطات (FIO)، الصين

يقوم برنامج "نظام التنبؤ السلس بالمحيطات والمناخ" بتطوير جيل جديد من العوامات السطحية المنجرفة

يقوم برنامج "نظام التنبؤ السلس بالمحيطات والمناخ" بتطوير جيل جديد من العوامات السطحية المنجرفة 2480 2480 عقد المحيط

من خلال برنامج عقد المحيطات "نظام التنبؤ السلس بالمحيطات والمناخ (OSF)"، أنشأ المعهد الأول لعلوم المحيطات التابع لوزارة الموارد الطبيعية الصينية عوامة من الجيل الجديد من العوامات السطحية المنجرفة التابعة للنظام العالمي للملاحة الساتلية. ونظراً لكونها منخفضة التكلفة للغاية وعالية الدقة والذكاء، فإن العوامة السطحية المنجرفة المطورة للنظام العالمي لسواتل الملاحة توفر فرصاً كبيرة لتحسين مراقبة المحيطات ورصدها.

ويستخدم الجيل الجديد من العوامة المنجرفة السطحية من الجيل الجديد من النظام العالمي لسواتل الملاحة الذي ابتكره البروفيسور فانغلي تشياو، الباحث الرئيسي في برنامج نظام الملاحة العالمي ونائب المدير العام لمكتب شؤون الفضاء الخارجي وفريقه، إشارات مجانية من الأقمار الصناعية التابعة للنظام العالمي لسواتل الملاحة للحصول بدقة على 10 متغيرات مهمة: الموقع الجغرافي، والوقت، وارتفاع الموج السطحي وفترة واتجاه الموج، وسرعة واتجاه التيار السطحي، وسرعة واتجاه التيار السطحي، ودرجة حرارة سطح البحر، وملوحة سطح البحر، ومحتوى بخار الماء في الغلاف الجوي.

ويستند هذا الإنجاز إلى سنوات من البحوث الأساسية التي قادها البروفيسور تشياو، وهو أيضاً عضو في المجلس الاستشاري لعقد المحيطات، الذي أوضح كيف أن أمواج المحيطات الصغيرة النطاق تؤدي دوراً حاسماً في دوران المحيطات على نطاق واسع وفي النظام المناخي، من خلال تعديل اختلاط الجزء العلوي من المحيط وتدفقات الهواء - البحر. ولهذا السبب، فإن مراقبة الأمواج السطحية للمحيطات ذات أهمية حيوية في حد ذاتها، وكذلك في الدوران المحيطي واسع النطاق وتغير المناخ العالمي.

على مر التاريخ، كانت هناك ثلاث ثورات رئيسية في رصد المحيطات العالمية. ففي عام ١٩٧٨، أتاح أول ساتل لرصد المحيطات الملونة في المحيطات ﻷول مرة إمكانية الرصد المتزامن الواسع النطاق للمحيطات. وفي الثمانينيات، بدأ تطوير مصفوفات العوامات المدارية، وأُنشئت شبكة المراقبة المستمرة العالمية المدارية الواسعة النطاق الثابتة النقاط الثابتة للمحيطات، مما أدى إلى تحسين قدرات الرصد والتنبؤ بظاهرة النينيو-التذبذب الجنوبي إلى حد كبير. وفي بداية القرن الحادي والعشرين، تم إطلاق مبادرة عالمية لرصد المحيطات - مصفوفة لعلوم المحيطات في الوقت الحقيقي (Argo). واليوم، تعمل حوالي 4000 عوامة من عوامات Argo في المحيطات العالمية، وترصد صورة عمودية كل 10 أيام تقريبًا، مما يجعل الرصد الآني للمحيطات في الوقت الحقيقي في ثلاثة أبعاد حقيقة واقعة. وبرنامج أرغو هو أيضاً جزء من النظام العالمي لرصد المحيطات (GOOS)، الذي تشارك في قيادته اللجنة الأوقيانوغرافية الحكومية الدولية التابعة لليونسكو. ولا تزال التكلفة العالية تشكل عنق الزجاجة والتحدي الكبير الذي يواجه رصد المحيطات، على الرغم من الجهود الهائلة التي بُذلت وسلسلة الإنجازات التقنية التي تحققت.

منذ عام 2016، ومن خلال التعاون المتعمق متعدد التخصصات البحرية وباستخدام الأقمار الصناعية للنظم العالمية لسواتل الملاحة بما في ذلك ساتل "بايدو"، حقق فريق البروفيسور تشياو اختراقات تقنية في تصميم أجهزة العوامات ومعالجة البيانات. وتشمل هذه الإنجازات محطة واحدة منخفضة التكلفة من النظام العالمي لسواتل الملاحة GNSS، وتحديد السرعة والموقع بدقة عالية عبر الإنترنت في الوقت الحقيقي، وعكس عناصر متعددة عبر الإنترنت في الوقت الحقيقي بما في ذلك عناصر الأمواج ومحتوى بخار الماء، وتوسيع الطيف الواسع النطاق والتقاط طيف الأمواج، ونقل الترميز متعدد العناصر والتحكم فيه المدمج مع اتصالات الرسائل القصيرة عبر الأقمار الصناعية BeiDou، وتحسين الخوارزميات منخفضة الطاقة وعالية الأداء، وتصغير العوامات وتحسين تتبع الأمواج، وغير ذلك. وقد أدت هذه التطورات إلى تحسين دقة الانعكاس إلى حد كبير، وتجنب تكلفة خدمات التصحيح التفاضلي الدقيق، وتقليل عبء الاتصالات بشكل كبير.

وتظهر نتائج العديد من تجارب الرصد الميداني والمقارنات الميدانية كيف أن دقة هذه العوامة الجديدة الرائدة تتساوى مع غيرها من أدوات قياس الأمواج الشائعة الاستخدام مثل جهاز Waverider، مما يشير إلى فارق على مستوى السنتيمتر فقط. كما تم خفض تكاليف الرصد بشكل كبير: فتكلفة عوامة GNSS أقل بنسبة 90%. وبعبارة أخرى، فإن تكلفة الرصد للعوامة الجديدة للنظم العالمية لسواتل الملاحة أقل بنسبة 10% من النظام الحالي.

ويكتسي هذا الجانب المالي أهمية خاصة لأنه أعاق نشر نظام شامل لرصد المحيطات. وعلى الرغم من التقدم الملحوظ المحرز على مدى السنوات الـ 45 الماضية، لا تزال عمليات رصد المحيطات تواجه تحديات تتمثل في ارتفاع التكاليف والتغطية المتفرقة، مما يعوق بشكل مباشر الفهم العلمي لعمليات المحيطات والقدرة على التنبؤ بالمحيطات والمناخ. والواقع أن الجزء العلوي من المحيطات والجزء السفلي من الغلاف الجوي لا يرتبطان ارتباطاً وثيقاً بالأنشطة البشرية في البحر فحسب، بل إنهما أساسيان أيضاً لفهم تغير المناخ.

واستناداً إلى النتائج الأولية التي توصلوا إليها، يقوم البروفيسور تشياو وفريقه بتطوير أربعة أنواع من عوامات النظم العالمية لسواتل الملاحة. عوامات GNSS من النوع A هي التكوين الأساسي، والتي يمكنها الحصول على المتغيرات العشرة المذكورة أعلاه في وقت واحد. أما عوامات النظم العالمية لسواتل الملاحة من النوع (ب) فهي قادرة على التقاط خمسة متغيرات جوية أخرى، أي سرعة الرياح واتجاهها ودرجة الحرارة والرطوبة وضغط الهواء. ومن خلال نشر عدد كبير من عوامات النظم العالمية لسواتل الملاحة من النوع ب، ستصبح المراقبة في الوقت الحقيقي للتدفقات الجوية - البحرية على نطاق عالمي واسع حقيقة واقعة، وستؤخذ مساهمة الأمواج السطحية بعين الاعتبار تماماً في حساب التدفقات الجوية - البحرية. ويمكن لعوامات النظم العالمية لسواتل الملاحة من النوع C قياس درجة حرارة مياه البحر وبنية الملوحة من 0 إلى 300 متر، بالإضافة إلى المتغيرات العشرة التقليدية، فضلاً عن التقاط الأمواج الداخلية للمحيطات بدقة، وذلك بفضل برنامج التحكم بالذكاء الاصطناعي. وفي الوقت نفسه، يمكن لعوامات GNSS من النوع D، إلى جانب العوامات التقليدية الـ 10، قياس الضوضاء تحت الماء، والتي يمكن استخدامها لمراقبة الثدييات البحرية وحماية البيئة البحرية.

وتتميز عوامة GNSS الجديدة التي طورتها شركة FIO بالذكاء، مما يعني أنها تستطيع إجراء عمليات رصد مكثفة تلقائيًا في أي وقت وفقًا للاحتياجات، مثل مناطق الأمواج الكبيرة والأمواج الداخلية ومخاطر المحيطات وغيرها. وفي المستقبل، من خلال المزيد من الإنجازات التكنولوجية، ستهدف أيضًا إلى الكشف عن الدوامات وقياس مستويات المد والجزر العالمية بدقة، مما يزيد من حماية المجتمعات الساحلية المعرضة للخطر في جميع أنحاء العالم.

***

اقرأ المقال كاملاً:

ليو وآخرون. 2022. قياسات دقيقة في الوقت الحقيقي لموجات سطح المحيط باستخدام نهج قياس التباين في النظم العالمية لسواتل الملاحة. International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation, 115, 103125. https://doi.org/10.1016/j.jag.2022.103125

لمزيد من المعلومات، يرجى الاتصال بـ

الدكتور لي لي، مدير إدارة التعاون الدولي؛ عالم أول، المعهد الأول لعلوم المحيطات، وزارة الموارد الطبيعية
li.li@fio.org.cn

عقد المحيط

العلم الذي نحتاجه للمحيط الذي نريده

تواصل معنا

الفعاليات القادمة

اشترك في نشرتنا الإخبارية

الفرص المتاحة

انضم إلى #أوشن ديكيد

تفضيلات الخصوصية

عندما تزور موقعنا الإلكتروني، قد يقوم الموقع بتخزين المعلومات من خلال متصفحك من خدمات معينة، عادةً في شكل ملفات تعريف الارتباط. يمكنك هنا تغيير تفضيلات الخصوصية الخاصة بك. تجدر الإشارة إلى أن حظر بعض أنواع ملفات تعريف الارتباط قد يؤثر على تجربتك على موقعنا الإلكتروني والخدمات التي يمكننا تقديمها.

ولأسباب تتعلق بالأداء والأمان نستخدم Cloudflare
مطلوب

تمكين/تعطيل رمز تتبع Google Analytics في المتصفح

تمكين/تعطيل استخدام خطوط Google في المتصفح

تمكين/تعطيل تضمين مقاطع الفيديو في المتصفح

سياسة الخصوصية

يستخدم موقعنا الإلكتروني ملفات تعريف الارتباط، خاصةً من خدمات الطرف الثالث. حدد تفضيلات الخصوصية الخاصة بك و/أو وافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
عقد المحيط