Изучение нашей изменяющейся Земли в режиме реального времени

Ученые из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти исследуют подводные вулканы, отслеживают эрозию береговой линии в труднодоступных районах и изучают движение морского льда — всё в режиме реального времени. Для этого они используют дроны с высокотехнологичными приборами, спутники и подводные кабели, взаимодействующие с датчиками в самых отдаленных уголках планеты.

"Наблюдение за Землей в реальном времени изменит способ ведения науки в ближайшие 10–20 лет", — заявил морской геофизик Тим Кроун, один из руководителей инициативы Real-Time Earth в обсерватории. Лаборатория является одним из немногих в мире исследовательских центров, где для анализа данных в реальном времени используются все типы научных платформ — от морского дна до космоса. Данные поступают с кабельных массивов на дне океана, подводных аппаратов, а также с воздушных лабораторий — от самолетов до небольших дронов. Эти измерения способствуют научным прорывам, проверяя компьютерные модели и выявляя неожиданные изменения.

Лаборатория дронов открывает новые ландшафты для науки

Океанограф Кристофер Цаппа переоборудует приборы, обычно используемые на исследовательских судах или самолетах, для установки на дроны, которые он запускает над морским льдом в Арктике. Это позволяет расширить зону исследований, избежать помех от корабля и снизить затраты. В результате получаются уникальные данные о топографии и движении льда. Цаппа, возглавляющий лабораторию беспилотных авиационных систем (UAS) в Ламонте, разрабатывает высокотехнологичные полезные нагрузки с гиперспектральной съемкой, лидарами и тепловизорами. Дроны разных размеров используются для картографирования лавовых потоков, мониторинга эрозии берегов и обесцвечивания кораллов. Более крупные беспилотники с автономной навигацией GPS и длительным полетным временем позволяют изучать, например, распределение водорослей и их влияние на тепловой баланс поверхности океана.

Данные в реальном времени из глубин океана

В океанах ученые Ламонта используют автономные подводные аппараты и дрейфующие буи для изучения морского дна и окружающей среды. Особый интерес представляют солнечные дрейфующие буи, которые передают данные со дна или из толщи воды на спутники. Тим Кроун разрабатывал инструменты для подводной обсерватории с оптоволоконным кабелем длиной 300 миль у побережья Орегона. Датчики этой обсерватории передают данные в реальном времени с подводного вулкана Аксиаль, где морской геофизик Мая Толстой изучала извержение 2015 года, отслеживая сейсмическую активность и распространение энергии.

Обработка потоков данных

Потоки входящих данных повышают спрос на вычислительные мощности и умные способы их обработки. Междисциплинарный альянс данных о Земле (IEDA) под руководством Керстин Ленерт и Сюзанны Карботт играет ключевую роль, храня и предоставляя доступ к научным данным со всего мира. Океанограф Райан Абернэти работает над улучшением архитектуры систем данных и созданием высокопроизводительных вычислительных мощностей, адаптированных под нужды обсерватории. "Эти платформы будут использоваться для экспериментов, которые мы сегодня не можем себе представить", — отметил Кроун. Эта инициатива продолжает наследие основателя обсерватории Мориса Юинга, который верил в постоянный сбор и открытый обмен данными.