Программы наблюдений за океаном для мониторинга климата и удовлетворения социальных потребностей: роль ГЭНОФК

Океан поглощает, переносит, перераспределяет и хранит тепло таким образом, что действует как регулятор климата. Более трёх миллиардов человек полагаются на океан как на источник средств к существованию. Океан также обеспечивает огромное количество социально-экономических, экологических и культурных благ для всего человечества. Понимание океана является ключом к использованию и поддержанию этих благ и в то же время ключом к сохранению его здоровья.

Но океан огромен. Хотя во многих странах действуют программы мониторинга океана, они часто ограничиваются территорией их соответствующих исключительных экономических зон (ИЭЗ). Крупные экспедиции и экспериментальные кампании в удалённых океанических бассейнах собрали бесценные данные, которые изменили наше понимание не только океана, но и всей Земли; однако они не обеспечили исчерпывающую картину всей поверхности океана. Спутники во многом изменили ситуацию, но только для верхних слоёв океана. В то время как человечество в значительной степени картографировало поверхность Марса с помощью ряда орбитальных космических зондов, в океане картографировано только 20 % дна¹. Даже после десятилетий океанографических кампаний, экспериментальных платформ и спутников, а также других технологических достижений, таких как революция автономных датчиков, картина не является полной, мы получили выборочные снимки, но не исчерпывающую картину.

Разработка системы наблюдений для мониторинга океана по всей его ширине и глубине на устойчивой и непрерывной основе является фундаментальной задачей, которая требует глобального подхода. В 1996 году Группа экспертов по наблюдениям за океаном с акцентом на физических переменных и климате (ГЭНОФК) была сформирована в рамках трёх программ Организации Объединённых Наций — Глобальной системы наблюдений за океаном (ГСНО), Глобальной системы наблюдений за климатом (ГСНК) и Всемирной программы исследований климата (ВПИК) − для решения этой задачи². У этих трёх программ, учреждённых, соответственно, в 1991, 1992 и 1993 годах, одни и те же спонсоры: ВМО, Межправительственная океанографическая комиссия ЮНЕСКО (МОК-ЮНЕСКО) и Международный совет по науке (МСН)³.

Перед ГЭНОФК было поставлено три задачи:

1. Содействовать разработке и согласованию международного плана устойчивых глобальных наблюдений за океаном в поддержку целей спонсоров ГЭНОФК.
2. Предложить механизмы оценки и совершенствования согласованного плана. 
3. Поддерживать связь между всеми организациями, участвующими в глобальных наблюдениях за океаном.

Эти цели со временем эволюционировали, и первоначальный акцент на физических переменных распространился на более широкий круг вопросов. В этой статье будут описаны достижения и прогресс ГЭНОФК за последние 25 лет.
 

Конец девяностых годов: осмысление составных частей 

Первоначально в центре внимания ГЭНОФК находился открытый океан, в то время как другие группы экспертов ГСНО отвечали за замкнутые и шельфовые моря и прибрежные морские территории. В первые годы своего существования ГЭНОФК подготовила ряд обзоров в связи с появлением новых технологий и возможностей для наблюдений. Двумя отличными примерами являются Глобальная система наблюдения за уровнем моря (ГЛОСС) с учётом новых спутниковых возможностей и Программа попутных судов (ППС). Группа также участвовала в создании Глобального эксперимента по усвоению данных об океане (ГЭУДО, 1997 год), который предъявил новые требования к системе наблюдений за океаном и в разработке концепции очень успешной и всё ещё действующей программы Арго⁴.

Кульминацией работы ГЭНОФК стала Первая международная конференция по системе наблюдений за океаном в интересах изучения климата, состоявшаяся в Сан-Рафаэле, Франция, в октябре 1999 года («Наблюдения за океаном-99»). Конференция «Наблюдения за океаном-99» заложила основы того, что мы теперь называем устойчивой системой наблюдений за океаном в интересах изучения климата. В результате конференции «Наблюдения за океаном-99» сообщества, занимающиеся наблюдениями за океаном, достигли консенсуса в отношении необходимости согласованных на международном уровне устойчивых усилий по наблюдениям на глобальном уровне за физическими и углеродными переменными с учётом климатических применений.
 

2000–2009 годы: создание сетей

В течение 2000-х годов ГЭНОФК работала с различными партнёрами, чтобы поддержать создание нескольких устойчивых сетей наблюдений на основе рекомендаций конференции «Наблюдения за океаном-99». К ним относятся появление в 1999 году инициативы по созданию временных рядов наблюдений с заякоренных буёв в рамках ОкеанСИТЕС (Система непрерывных междисциплинарных временных рядов наблюдений за океанской окружающей средой) и создание международной схемы расстановки ныряющих буёв Argo (Система оперативной геострофической океанографии) в 2000 году. Участие ГЭНОФК имело критически важное значение для заключения соглашений о данных, включения новых сетей в существующие программы, такие как ППС и глобальная сеть обрывных батитермографов (ОБТ), и обеспечение связи с растущим числом спутниковых программ. В 2001 году ГЭНОФК провела обзор системы заякоренных буёв в тропиках. В течение этого периода ГЭНОФК сотрудничала с ВПИК в рамках проекта «Климат и океан: изменчивость, предсказуемость и изменение» (КЛИВАР) и c другими группами экспертов ВПИК, обеспечивая как развитие устойчивой системы наблюдений за океаном, так и внесение вклада в исследования региональных и бассейновых процессов. С учётом опыта вклада ГЭНОФК в создание ГЭУДО, её косвенное спонсорство имело жизненно важное значение для включения соображений, связанных с изменением климата, в план разработки в 2002 году механизма, который сейчас известен как Группа по данным высокого разрешения о температуре поверхности моря (ГДВРТПМ).

Вторая Международная конференция по системе наблюдений за океаном в интересах изучения климата («Наблюдения за океаном-09») была проведена в Венеции, Италия, в сентябре 2009 года, и ГЭНОФК выступила в качестве одного из её лидеров. Конференция «Наблюдения за океаном-09» признала полезность наблюдений за океаном не только в интересах климата и необходимость не ограничиваться физическими переменными, но и включить биогеохимические и экосистемные переменные в систему наблюдений за океаном. Таким образом, ключевой рекомендацией конференции «Наблюдения за океаном-09» стала рекомендация о необходимости международной интеграции и координации междисциплинарных наблюдений за океаном. В этой связи проводилось активное взаимодействие с различными океанскими сообществами, участвующими в наблюдениях за океаном, а также с конечными пользователями. Спонсоры конференции «Наблюдения за океаном-09» также поручили Целевой группе отреагировать на эту рекомендацию, что привело к выпуску в 2012 году Рамочной основы наблюдений за океаном (РОНО) (Lindstrom et al., 2012; Tanhua et al., 2019).
 

2010–2019 годы: за пределы физических переменных к удовлетворению социальных потребностей

Состояние сетей, объединяющих Глобальную систему наблюдений за океаном (ГСНО), мониторинг которой осуществляет Центр ВМО/МОК-ЮНЕСКО для поддержки программ наблюдений in situ (ОкеанОПС), а также других сетей, таких как ГЛОСС и Арго

РОНО применяет системный подход к устойчивым глобальным наблюдениям за океаном. Она использовала важнейшие океанские переменные (ВОкП) в качестве общего приоритета и определила систему на основе потребностей, наблюдений, данных и информации в качестве ключевых компонентов. Примечательно, что она включила наблюдения как в прибрежных водах, так и в открытом океане. Оценка осуществимости, потенциала и воздействия для каждого из трёх компонентов системы производилась на основе уровней готовности, то есть концепции, опытного проекта и завершённости. РОНО обеспечивает руководящие принципы развития системы наблюдений для обслуживания широкого круга приложений и пользователей. Чтобы поддержать расширение системы наблюдений за океаном, произошло расширение ГСНО за счёт включения трёх групп по определённым дисциплинам: ГЭНОФК стала группой по вопросам физических переменных и климата, Международный координационный проект по океаническому углероду (МКПОУ) обеспечил надзор за биогеохимией океана, и была сформирована новая группа по биологии и экосистемам (БиоЭко). ГЭНОФК продолжает выполнять две функции: группы по океану в рамках ГСНК и группы по физическим переменным в рамках ГСНО. Для удовлетворения потребностей ГСНК необходимо, чтобы ГЭНОФК работала со всеми компонентами ГСНО, координируя вклад по вопросам океана и взаимодействуя с родственными группами ГСНК — по наблюдениям за поверхностью суши в интересах изучения климата (ГЭНПСК) и по атмосферным наблюдениям в интересах изучения климата (ГЭАНК).

Конференция «Наблюдения за океаном-19» была направлена на дальнейшее обеспечение согласованности науки, технологий и человеческого потенциала в области наблюдений за океаном для удовлетворения растущих и неотложных потребностей общества. Она подчеркнула важность наблюдений за океаном как ключевого источника информации о стихийных бедствиях — от цветения вредоносных водорослей и бактерий, цунами, штормовых нагонов, волн тепла и штормов до других экстремальных погодных явлений — здоровья и биоразнообразия экосистем, загрязнения океана и изменения уровня моря. Она выделила необходимость наблюдений для поддержки экосистемно-ориентированного управления, морского прогнозирования и прогнозирования погоды, предсказаний и проекций климата, безопасности на море и навигации, поддержки принятия решений по адаптации к изменению климата, исследования глубоководных районов океана и картографирования морского дна, а также для многих других областей. Необходимость интегрирования программ наблюдений за океаном и программ научных исследований для удовлетворения социальных потребностей приобретает как никогда важное значение (Viabeck et al., 2018).

 

После 2020 года: будущее наблюдений за океаном и усилий по координации

В этой статье мы описали историю и некоторые успехи ГЭНОФК, а также её многочисленные обязанности в рамках ГСНК, ГСНО и ВПИК. Учитывая возрастающую сложность сочетания платформ наблюдений и сенсорных технологий, а также постоянно растущее число пользователей и их различные, а иногда и противоположные потребности, ГЭНОФК сталкивается с новыми проблемами. Для решения этих проблем ГЭНОФК необходимо рассмотреть следующие вопросы (Sloyan et al., 2019):

• Как мы развиваем систему наблюдений, чтобы удовлетворять потребности более широкого круга применений, начиная от экстремальных явлений (например циклонов, штормов, морских волн тепла и прогнозирования прибрежных наводнений) до мониторинга климата и поддержки экосистемных услуг?
• Какие действия нам необходимо предпринять, чтобы продолжать развивать систему, используя механизмы анализа её эффективности: привлечение пользователей, инновации, расширение участия?
• Как мы проводим на постоянной основе оценку и модернизацию системы наблюдений, чтобы гарантировать, что она работает как интегрированная система?
• Как нам поддержать интерес и импульс, чтобы обеспечить устойчивость наблюдений, когда большая часть финансирования предоставляется на краткосрочные циклы⁵? 

В январе стартовало Десятилетие науки об океане в интересах устойчивого развития ООН (2021–2030 годы). Оно предлагает уникальную возможность найти решения для улучшения знаний об океане и изменения его статуса в соответствии с Целями устойчивого развития (ЦУР). В центре внимания Десятилетия находится наука, и было предложено несколько направлений исследований и разработок. Однако теоретических знаний недостаточно. Необходимо определить, кто и что должен делать, и стимулировать переход от научных знаний к практическим решениям. Пытаясь ответить на вышеперечисленные вопросы, ГЭНОФК будет продолжать поддерживать ГСНО, ГСНК и ВПИК в части взаимодействия с сообществом, занимающимся наблюдениями за океаном, и с другими заинтересованными сторонами с целью их привлечения к участию в качественно новых программах в рамках Десятилетия с тем, чтобы способствовать появлению соответствующей целевому назначению интегрированной системы наблюдений за океаном, удовлетворяющей все потребности общества.