Vóór de komst van moderne observatie- en modelleringstechnieken, Om te begrijpen hoe de oceaan zich gedroeg, moesten verschillende gegevens worden samengevoegd - vaak gescheiden door tientallen jaren in de tijd - uit een handvol bronnen over de hele wereld. In 1980, dat begon te veranderen toen technologische vooruitgang, zoals satellieten, drijft, zwervers, en chemische tracers, continu gemaakt, massametingen mogelijk.

Nog altijd, de resulterende nieuwe datasets bestonden vaak onafhankelijk van elkaar, verduistert het grote beeld van hoe de oceaan circuleert, brengt warmte over, beïnvloedt het klimaat, slaat koolstof op, en meer. Daarom Carl Wunsch, emeritus hoogleraar fysische oceanografie aan het MIT's Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) en lid van het EAPS-programma in Atmospheres, Oceanen en klimaat (PAOC), begon bijna 20 jaar geleden met een poging om dat grote plaatje te onthullen.

In navolging van het World Ocean Circulation Experiment (WOCE), Wunsch richtte een consortium op dat wereldwijde oceaandatasets wilde combineren met ultramoderne circulatiemodellen. Alleen met deze combinatie van observatie en theorie zouden wetenschappers de fysieke en dynamische toestand van de oceaan volledig kunnen begrijpen, en dus zijn rol in het klimaat, Wunsh schreef voor het tijdschrift Oceanografie in 2009. Het consortium, die later Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO) werd genoemd, was een enorme onderneming, inclusief een internationaal netwerk van onderzoekers en overheidsinstanties om miljarden oceaanobservaties uit alle hoeken van de wereld uit te wisselen en te analyseren.

"Het was alsof je een grote telescoop bouwde, "zegt Wunsh. "Dat is ECCO geweest."

Vandaag, ECCO wordt grotendeels aangekondigd als het fundamentele raamwerk voor het begrijpen van het gedrag van de hele oceaan voor de komende decennia. Vorige maand, Wunsch en zijn medewerkers publiceerden een soort voortgangsrapport over de inspanningen van ECCO in The Bulletin van de American Meteorological Society , waar ze het beste record van de oceaancirculatie tot nu toe beschrijven:een 20-jarig gemiddelde van het oceaanklimaat en de circulatie, een klimatologie genoemd, dat de wetten van vloeistoffen gehoorzaamt en alle gegevens bevat die sinds 1992 over de oceaan van over de hele wereld zijn verzameld.

In het artikel, "Een dynamisch consistente, Multivariabele oceaanklimatologie, " de auteurs schetsen recente updates van ECCO en leggen de diepe schat aan informatie uit die dit mogelijk maakt, inclusief waarnemingen van alle altimetrische satellieten die sinds 1992 hebben gevlogen; temperatuur- en zoutgehaltegegevens van dieptesensoren, vervangbare bathythermographs, en Argo-profielen; en - misschien wel de meest fascinerende - gegevens verzameld via sensoren op diepduikende zeeolifanten.

Met een enorme hoeveelheid gegevens - enkele miljarden waarnemingen - schrijven Wunsch en zijn medewerkers dat het probleem al snel werd hoe de enorme datasets moesten worden gecombineerd en aangepast aan een model dat een driedimensionale, in de tijd evoluerende oceaan gedurende tientallen jaren zou vertegenwoordigen. Toevallig, tijdens de oprichting van ECCO, een parallelle inspanning aan het MIT was aan de gang, onder leiding van EAPS Cecil en Ida Green hoogleraar oceanografie John Marshall, om een ​​nieuw algemeen oceaancirculatiemodel te ontwikkelen, het MIT General Circulation Model genoemd, die Wunsch aanpaste om de dynamische motor van ECCO te worden.

Gedetailleerd begrip van de nauwkeurigheid en precisie van deze methodologie, met inbegrip van ten minste enige benadering van een foutschatting op alle schalen, is "een niet-glamoureuze maar essentiële activiteit, ', zegt Wünsch.

Hoe onaantrekkelijk de methodologie ook mag zijn, de resultaten zijn elegante oplossingen die geschikt zijn voor bijna alle soorten oceaanobservaties en die, tegelijkertijd, consistent met het model. Deze oplossingen worden nu gebruikt om een ​​breed scala aan onderzoeken, variërend van oceaanvariatie, biologische cycli, kustfysica, en geodesie. Sommige onderzoeken hebben betrekking op meer directe toepassingen, zoals het voorspellen van fysieke stroming en mengvelden, die de ecosystemen van kreeften en kabeljauw beïnvloeden. Anderen bieden een betere oplossing voor grote problemen, zoals de absorptie van koolstof in de oceaan, zeespiegelstijging, klimaatvoorspelling, en paleoklimaat.

Met ECCO, het analyseren van deze problemen is niet langer beperkt tot het gebruik van enkele datasets, en onderzoekers zijn verlost van de zorgen dat basiseigenschappen zoals energiebesparing in de analyse worden geschonden, zegt Wünsch.

"Het is een luxe om aan de lange termijn te denken, "zegt hij. Maar, hij voegt toe, het is een wetenschappelijke en maatschappelijke noodzaak en vereist tientallen jaren meer gegevens om verder te gaan dan 20 tot 30 jaar.

Tegenwoordig vormt de ECCO-inspanning het bewijs dat model-datacombinaties, kijkend naar decadale en langere tijdschalen, mogelijk zijn, zegt Wünsch. Maar daar houden de doelen van het consortium niet op.

"We willen dat deze klimatologie voor een grotere verscheidenheid aan doeleinden wordt gebruikt, en we nodigen uit tot gebruik en kritiek van het resultaat door de bredere gemeenschap, "zegt hij. Alle gegevens en het model zijn openbaar beschikbaar, Wunsch zegt, en als iemand interesse heeft, ze hoeven alleen maar om hulp te vragen.

Wünsch, die met pensioen is maar nog steeds een kantoor heeft in het Green Building aan het MIT, zegt blij dat zijn oud-studenten en groepsleden de ECCO-inspanningen nu hebben overgenomen. In feite, de co-auteurs van het artikel waren allemaal ooit de adviseurs van Wunsch:universitair hoofddocent Patrick Heimbach van de Universiteit van Texas in Austin, Hoofdwetenschapper Ichiro Fukumori van het NASA Jet Propulsion Laboratory, en Rui M. Ponte van Atmosferisch en Milieuonderzoek (AER), Inc.

Wunsch hoopt dat ECCO's verspreiding naar de volgende generatie onderzoekers het beter bestand zal maken tegen wispelturige politieke en economische trends. Want om te begrijpen hoe de oceaan zich gedraagt ​​onder een veranderend klimaat - en hoe deze in de toekomst waarschijnlijk zal veranderen - vereist ononderbroken observatie van de immense complexiteit van de oceaancirculatie.

"Er mogen geen gaten in de gegevens zitten, "zei Wunsh. "Hiaten zijn dodelijk."