Подводные кабели для научного мониторинга и надежных телекоммуникаций (SMART): Наблюдение за Мировым океаном для мониторинга климата и снижения риска бедствий (SMART Cables for Observing the Global Ocean)

Инициатива SMART Subsea Cables направлена на революцию в наблюдении за глубоководными районами океана путем оснащения трансокеанских телекоммуникационных кабелей датчиками, позволяющими получать важную информацию о состоянии океана. Датчики будут использовать энергию и связь, имеющиеся в кабелях, и собирать данные о трех важнейших экологических параметрах глубоководной части океана:

• Температура: характеристика изменяющегося климата с помощью улучшенных оценок теплосодержания океана и повышения уровня моря в связи с тепловым расширением воды;
• Давление на дне океана: измерение циркуляции океана в том смысле, что вода перетекает из областей с высоким давлением в области с низким давлением, отслеживание повышения уровня моря, связанного с таянием сухопутных льдов, и улучшение раннего предупреждения о цунами путем прямого измерения высоты поверхности моря в режиме реального времени;
• Сейсмическое ускорение: мониторинг сейсмической активности морского дна для улучшения раннего оповещения о землетрясениях, цунами и извержениях вулканов, а также для более точной оценки рисков для уязвимых прибрежных районов.

Все выиграют от создания кабельной инфраструктуры: устойчивая, в режиме реального времени, высоконадежная, долговечная (25 лет), связь и питание.

Приоритетные направления деятельности:

Внедрение телекоммуникационных и сенсорных подводных кабельных систем SMART в глобальном масштабе для поддержки мониторинга климата, циркуляции океана, уровня моря, а также раннего предупреждения о цунами и землетрясениях и снижения риска бедствий.

Цели устойчивого развития JTF SMART Cables будут способствовать:

Цели 9 и 11: Промышленность, инновации и инфраструктура, устойчивое развитие городов и сообществ

• Экологически безопасные кабели SMART одновременно обеспечивают улучшенную телекоммуникационную связь и наблюдение за океаном и Землей благодаря улучшенной целостности/защите и устойчивости кабелей, а также стимулируют развитие технологий, исследований и инноваций в развивающихся странах.

Цель 13: Действия в области климата - Принять срочные меры по борьбе с изменением климата и его последствиями

• Наблюдения за океаном с помощью систем SMART внесут непосредственный вклад в базу знаний об изменении климата, в частности о теплосодержании океана, циркуляции, повышении уровня моря и цунами, что позволит повысить устойчивость и адаптивность к опасным климатическим явлениям (наводнения в прибрежных районах) и стихийным бедствиям (цунами).

Цель 14: Жизнь под водой - Сохранение и устойчивое использование океанов

• Системы СМАРТ будут способствовать развитию знаний и инноваций для более глубокого понимания взаимосвязи между океаном и климатом, систем раннего предупреждения о цунами и землетрясениях, а также знаний и решений для обеспечения устойчивости сообществ, развития потенциала и передачи морских технологий для развивающихся стран

Результаты Десятилетия океана Кабели JTF SMART будут способствовать:

Результат 4: Прогнозируемый океан, в котором общество понимает и может реагировать на изменяющиеся условия океана

• Наблюдения за температурой и давлением на дне океана (OBP) с помощью кабеля SMART способствуют развитию краткосрочной оперативной океанографии, сезонным процессам масштаба Эль-Ниньо и долгосрочному мониторингу климата, что позволяет улучшить прогнозирование состояния океана.

Результат 5: Безопасный океан, где жизнь и средства к существованию защищены от опасностей, связанных с океаном.

• Измерения ОБП и сейсмического ускорения по кабелю SMART будут непосредственно способствовать раннему предупреждению землетрясений и цунами (сейсмических, вызванных оползнями, метеорологических). Измерения ОБП на континентальном шельфе и верхних склонах позволят получить информацию об амплитудах, периодах и направлениях волн для местных мореплавателей и населения прибрежных районов.

Результат 6: Доступный океан с открытым и справедливым доступом к данным, информации, технологиям и инновациям.

• Инновационная кабельная инфраструктура SMART - питание и связь с длительным сроком службы на морском дне - обеспечит доступ других дисциплин (помимо тех, которые представлены тремя первоначальными датчиками) к глубоководным участкам моря и получаемым с них данным.

Вызовы десятилетия JTF SMART Cables будут способствовать решению этой задачи:

Задача 5: Углубление понимания взаимосвязи между океаном и климатом

• Наблюдения SMART за температурой и давлением на дне океана способствуют мониторингу океанической части системы "атмосфера-океан-климат-Земля". Температура и океаническое течение, определяемое по градиентам ОБП, вносят вклад в океаническую циркуляцию и пространственно-временную изменчивость уровня моря, а также секулярные изменения приливных коэффициентов, которые влияют на спутниковые альтиметрические и гравитационные наблюдения (и уровень моря) и перемешивание океана (через приливы, циркуляцию и стратификацию).

Задача 6: Совершенствование служб раннего оповещения о различных опасностях

• Измерения ОБП и сейсмического ускорения с помощью кабеля SMART будут непосредственно способствовать раннему предупреждению землетрясений и цунами (сейсмических, вызванных оползнями и метеорологических). Более глубокое понимание процесса повышения уровня моря будет способствовать обоснованному смягчению последствий климатических наводнений и эрозии прибрежных зон, а также приливных и штормовых наводнений, усугубляемых повышением уровня моря.

Задача 7: Обеспечение устойчивой системы наблюдений за океаном во всех океанических бассейнах, предоставляющей доступные, своевременные и оперативные данные и информацию всем пользователям.

• Вклад в развитие и поддержание систем наблюдения: в конце первого десятилетия в эксплуатации находилось ~650 ретрансляторов SMART на 45-миллиметровом кабеле, 15 систем со средним числом ретрансляторов 43 на 3000 км. По истечении еще одного десятилетия их число возрастет до 2000 ретрансляторов, работающих по кабелю длиной 140 Мм, 30 систем со средним числом ретрансляторов 75 на 4700 км.

Цели десятилетия Кабели SMART JTF будут способствовать:

Цель 1: Выявление знаний, необходимых для устойчивого развития, и наращивание потенциала наук об океане для предоставления необходимых океанических данных и информации

Кабели SMART позволят внедрить новую технологию, которая значительно усилит и расширит существующую систему наблюдений, обеспечив возможность проведения измерений нескольких основных океанических переменных (ОПО) во всех океанических бассейнах:

1. Температура подповерхностного слоя
2. Давление на дно океана

Данные, полученные с помощью систем SMART, послужат первым широкомасштабным долгосрочным развертыванием датчиков давления для более точного выявления пробелов в системе наблюдения за океаном. Измерение давления на дне океана и сейсмического ускорения позволяет обеспечить более точное раннее предупреждение о землетрясениях и цунами в широких районах.

Объединенная целевая группа по подводным кабелям SMART, информация Международного программного офиса, а также посетите их веб-сайт: https: //www.smartcables.org/.

Данный проект осуществляется в рамках программы Десятилетия океана Ocean Observing Co-Design - Evolving ocean observing for a sustainable future

Дата начала: 01/01/2021
Дата окончания: 31/12/2030

Ведущий контакт: Брюс М. Хау (bhowe@hawaii.edu)