अपने महासागर दशक कार्यक्रम "ओशन टू क्लाइमेट सीमलेस फोरकास्टिंग सिस्टम (ओएसएफ)" के माध्यम से, चीन के प्राकृतिक संसाधन मंत्रालय के पहले समुद्र विज्ञान संस्थान (एफआईओ) ने नई पीढ़ी के ग्लोबल नेविगेशन सैटेलाइट सिस्टम (जीएनएसएस) सतह बहाव बॉय का निर्माण किया है। बेहद कम लागत, उच्च परिशुद्धता और बुद्धिमान होने के नाते, विकसित जीएनएसएस सतह बहाव बॉय बेहतर महासागर अवलोकन और निगरानी के लिए महत्वपूर्ण अवसर प्रदान करता है।
ओएसएफ कार्यक्रम के प्रधान अन्वेषक और एफआईओ के उप महानिदेशक प्रोफेसर फांगली कियाओ और उनकी टीम द्वारा बनाई गई नई पीढ़ी के जीएनएसएस सतह बहाव बॉय, 10 महत्वपूर्ण चर को सटीक रूप से प्राप्त करने के लिए जीएनएसएस उपग्रहों से मुक्त संकेतों का उपयोग करते हैं: भौगोलिक स्थिति, समय, सतह तरंग ऊंचाई, अवधि और दिशा, सतह वर्तमान वेग और दिशा, सतह समुद्र का तापमान, सतह समुद्री लवणता, और वायुमंडलीय जल वाष्प सामग्री।
यह उपलब्धि प्रोफेसर कियाओ के नेतृत्व में वर्षों के मौलिक शोध पर आधारित है, जो महासागर दशक सलाहकार बोर्ड के सदस्य भी हैं, जिन्होंने प्रदर्शित किया कि कैसे छोटे पैमाने पर महासागर की लहरें ऊपरी महासागर मिश्रण और वायु-समुद्री प्रवाह को संशोधित करके बड़े पैमाने पर महासागर परिसंचरण और जलवायु प्रणाली में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। इस कारण से, महासागर की सतह की लहर का अवलोकन अपने आप में महत्वपूर्ण महत्व का है, बड़े पैमाने पर महासागर परिसंचरण और वैश्विक जलवायु परिवर्तन में भी।
पूरे इतिहास में, वैश्विक महासागर अवलोकन में तीन प्रमुख क्रांतियां हुई हैं। 1978 में, पहले महासागर रंग उपग्रह ने पहली बार बड़े पैमाने पर तुल्यकालिक महासागर अवलोकन को संभव बनाया। 1980 के दशक में, उष्णकटिबंधीय बॉय सरणियों का विकास शुरू हुआ, और वैश्विक उष्णकटिबंधीय बड़े पैमाने पर निश्चित-बिंदु निरंतर अवलोकन नेटवर्क स्थापित किया गया, जिसने अल नीनो-दक्षिणी दोलन की निगरानी और भविष्यवाणी क्षमताओं में काफी सुधार किया है। 21 वीं सदी की शुरुआत में, एक वैश्विक महासागर अवलोकन पहल - वास्तविक समय जियोस्ट्रोफिक ओशनोग्राफी (आर्गो) के लिए सरणी - लॉन्च किया गया था। आज, वैश्विक महासागरों में लगभग 4,000 आर्गो बॉय ऑपरेशन में हैं, लगभग हर 10 दिनों में एक ऊर्ध्वाधर प्रोफ़ाइल का निरीक्षण करते हैं, और तीन आयामों में महासागर की वास्तविक समय की निगरानी को वास्तविकता बनाते हैं। आर्गो कार्यक्रम यूनेस्को के अंतर-सरकारी समुद्र विज्ञान आयोग के सह-नेतृत्व में ग्लोबल ओशन ऑब्जर्वेशन सिस्टम (जीओओएस) का भी हिस्सा है। उच्च लागत महासागर अवलोकन की अड़चन और बड़ी चुनौती बनी हुई है, हालांकि जबरदस्त प्रयास और तकनीकी उपलब्धियों की श्रृंखला बनाई गई है।
2016 के बाद से, गहन समुद्री बहु-विषयक सहयोग के माध्यम से और बीईडौ सहित जीएनएसएस उपग्रहों का उपयोग करके, प्रोफेसर कियाओ की टीम ने बॉय हार्डवेयर डिजाइन और डेटा प्रोसेसिंग में तकनीकी सफलताएं हासिल की हैं। इनमें कम लागत वाले जीएनएसएस सिंगल-स्टेशन, रियल-टाइम हाई-प्रेसिजन ऑनलाइन वेग और स्थिति निर्धारण, तरंग तत्वों और जल वाष्प सामग्री सहित कई तत्वों का वास्तविक समय ऑनलाइन व्युत्क्रम, वाइड-स्पेक्ट्रम विस्तार और तरंग स्पेक्ट्रम का कब्जा, बहु-तत्व कोडिंग ट्रांसमिशन और बीडोउ उपग्रह लघु संदेश संचार (एसएमसी) के साथ एकीकृत नियंत्रण, कम शक्ति और उच्च प्रदर्शन एल्गोरिदम का अनुकूलन, बॉय का लघुकरण और तरंग-अनुसरण अनुकूलन शामिल हैं। और अधिक। इस तरह की प्रगति ने उलटा सटीकता में काफी सुधार किया है, सटीक अंतर सुधार सेवाओं की लागत से बचा है, और नाटकीय रूप से संचार बोझ को कम कर दिया है।
कई क्षेत्र अवलोकन प्रयोगों और तुलनाओं के परिणाम दर्शाते हैं कि इस ग्राउंडब्रेकिंग नए बॉय की सटीकता वेवराइडर जैसे अन्य सामान्य रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले तरंग-मापने वाले उपकरणों के बराबर है, जो केवल सेंटीमीटर-स्तर के अंतर को दर्शाता है। अवलोकन लागत में भी नाटकीय रूप से कटौती की गई है: जीएनएसएस बॉय की लागत 90% कम है। दूसरे शब्दों में, नए जीएनएसएस बॉय की अवलोकन लागत वर्तमान प्रणाली के 10% से कम है।
यह वित्तीय पहलू विशेष रूप से प्रासंगिक है, क्योंकि इसने एक व्यापक महासागर अवलोकन प्रणाली की तैनाती में बाधा डाली है। पिछले 45 वर्षों में उल्लेखनीय प्रगति के बावजूद, महासागर अवलोकन अभी भी उच्च लागत और विरल कवरेज की चुनौतियों का सामना करते हैं, जो सीधे महासागर प्रक्रियाओं की वैज्ञानिक समझ और महासागर और जलवायु की भविष्यवाणी करने की क्षमता में बाधा डालता है। दरअसल, ऊपरी महासागर और निचला वातावरण न केवल समुद्र में मानव गतिविधियों से निकटता से संबंधित हैं, बल्कि जलवायु परिवर्तन को समझने के लिए भी महत्वपूर्ण हैं।
अपने प्रारंभिक निष्कर्षों के आधार पर, प्रोफेसर कियाओ और उनकी टीम चार प्रकार के जीएनएसएस बॉय विकसित कर रही है। टाइप-ए जीएनएसएस बॉय मूल कॉन्फ़िगरेशन हैं, जो उपरोक्त 10 चर को एक साथ प्राप्त कर सकते हैं। टाइप-बी जीएनएसएस बॉय पांच और वायुमंडलीय चर, यानी हवा की गति और दिशा, तापमान, आर्द्रता और हवा के दबाव को पकड़ने में सक्षम हैं। बड़ी संख्या में टाइप-बी जीएनएसएस बॉय को तैनात करके, वैश्विक बड़े पैमाने पर वायु-समुद्री प्रवाह का वास्तविक समय अवलोकन एक वास्तविकता बन जाएगा, और सतह की लहरों के योगदान को हवा-समुद्र प्रवाह की गणना में बिल्कुल माना जाएगा। टाइप-सी जीएनएसएस बॉय पारंपरिक 10 चर के अलावा, समुद्री जल के तापमान और लवणता संरचना को 0 से 300 मीटर तक माप सकते हैं, साथ ही कृत्रिम बुद्धि नियंत्रण सॉफ्टवेयर के लिए समुद्र की आंतरिक तरंगों को सटीक रूप से कैप्चर कर सकते हैं। इस बीच, टाइप-डी जीएनएसएस बॉय, पारंपरिक 10 के अलावा, पानी के नीचे के शोर को माप सकते हैं, जिसका उपयोग समुद्री स्तनधारियों की निगरानी और समुद्री पारिस्थितिकी की रक्षा के लिए किया जा सकता है।
एफआईओ द्वारा विकसित नया जीएनएसएस बॉय बुद्धिमान है, जिसका अर्थ है कि यह जरूरतों के अनुसार किसी भी समय स्वचालित रूप से गहन अवलोकन कर सकता है, जैसे कि बड़े तरंग क्षेत्र, आंतरिक लहरें, समुद्र के खतरे और बहुत कुछ। भविष्य में, आगे की तकनीकी सफलताओं के माध्यम से, इसका उद्देश्य एडीज का पता लगाना और वैश्विक ज्वारीय स्तर को ठीक से मापना होगा, जिससे दुनिया भर के कमजोर तटीय समुदायों की सुरक्षा होगी।
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पूरा लेख पढ़ें:
लियू एट अल। जीएनएसएस वैरियोमेट्रिक दृष्टिकोण का उपयोग करके समुद्र की सतह की तरंगों के वास्तविक समय सटीक माप। इंटरनेशनल जर्नल ऑफ एप्लाइड अर्थ ऑब्जर्वेशन एंड जियोइन्फॉर्मेशन, 115, 103125। https://doi.org/10.1016/j.jag.2022.103125
अधिक जानकारी के लिए, कृपया संपर्क करें:
डॉ ली ली, अंतर्राष्ट्रीय सहयोग विभाग के निदेशक; वरिष्ठ वैज्ञानिक, प्रथम समुद्र विज्ञान संस्थान, प्राकृतिक संसाधन मंत्रालय
li.li@fio.org.cn