Marine Environmental Characterization
Wykorzystanie danych środowiskowych do wspierania nauki, technologii i operacji morskich ewoluowało dramatycznie dzięki długoterminowym obserwatoriom oceanów, platformom bezzałogowym, teledetekcji satelitarnej i przybrzeżnej, asymilacyjnym modelom numerycznym i szybkiej komunikacji. Możliwe do wykorzystania informacje środowiskowe są regularnie tworzone i przekazywane na podstawie kontrolowanych jakościowo pomiarów i umiejętnych prognoz. Charakterystyka złożonych procesów oceanograficznych jest trudniejsza w porównaniu z cechami śródlądowymi ze względu na trudności w uzyskaniu obserwacji z często odległych i niebezpiecznych miejsc. Niezależnie od tego, projekty i operacje inżynierii przybrzeżnej i oceanicznej wymagają gromadzenia i analizy danych meteorologicznych i oceanograficznych w celu wypełnienia luk informacyjnych oraz uruchomienia modeli numerycznych w celu scharakteryzowania regionów zainteresowania. Analityka danych jest również niezbędna do integracji różnych danych morskich z archiwów krajowych, czujników in situ, obrazów i modeli numerycznych w celu spełnienia wymagań projektu. Holistyczna charakterystyka środowiska morskiego jest niezbędna do podejmowania decyzji opartych na danych w całym cyklu życia nauki i inżynierii (np. badania, produkcja, operacje, koniec życia).
Wiele morskich projektów naukowych i technologicznych wymaga zastosowania szeregu instrumentów i modeli w celu scharakteryzowania przestrzennie i czasowo zmiennych procesów, które mogą mieć wpływ na operacje. Ponieważ pewne warunki środowiskowe przyczynią się do uszkodzeń strukturalnych lub zakłóceń operacyjnych, są one opisywane za pomocą parametrów statystycznych, które zostały znormalizowane do celów inżynieryjnych. Opis statystyczny powinien opisywać warunki ekstremalne, a także zmienność długo- i krótkoterminową. Dane te mogą być również wykorzystywane do weryfikacji i walidacji modeli i symulacji. Charakterystyka środowiskowa obejmuje region, w którym realizowane są projekty inżynieryjne lub operacje morskie. W przypadku statków, które działają na różnych drogach morskich, morskie bazy danych i modele są niezbędne do opisania warunków środowiskowych. Dane, które są wykorzystywane do projektowania i operacji, muszą obejmować wystarczająco długi okres czasu, aby opisać zmiany sezonowe i podsezonowe, wieloletnie, dekadowe, a nawet czynniki klimatyczne, takie jak wzrost poziomu morza, wiatry przybrzeżne, fale i globalne temperatury oceanów. Połączone typy danych są niezbędne do obliczenia obciążeń środowiskowych dla danego regionu. Typowe czynniki obejmują wiatry, fale, prądy i pływy. Niektóre regiony mogą wymagać uwzględnienia biofoulingu, trzęsień ziemi, lodu, zasolenia, warunków glebowych, temperatury, tsunami i widoczności.
Obserwacje są również wykorzystywane do prognoz numerycznych, ale mogą występować błędy wynikające z niedokładnych założeń fizycznych i/lub niedokładnych danych początkowych, co może powodować wzrost błędów do niedopuszczalnych poziomów wraz ze wzrostem czasu prognozowania. Ogólnie rzecz biorąc, narzędzia do charakterystyki środowiska morskiego, od danych obserwacyjnych po modelowanie numeryczne, mają kluczowe znaczenie dla dzisiejszej nauki, inżynierii i morskich dyscyplin operacyjnych.