Innan moderna observations- och modelleringstekniker inträffade, För att förstå hur havet betedde sig krävde man att sammanföra olika data – ofta åtskilda av årtionden i tid – från en handfull källor runt om i världen. På 1980 -talet, som började förändras när tekniska framsteg, som satelliter, flyter, drifters, och kemiska spårämnen, gjort kontinuerlig, möjliga massmätningar.

Fortfarande, de resulterande nya datamängderna existerade ofta oberoende av varandra, dölja den stora bilden av hur havet cirkulerar, överför värme, påverkar klimatet, lagrar kol, och mer. Det är därför Carl Wunsch, professor emeritus i fysisk oceanografi vid MIT:s Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) och medlem i EAPS -programmet i atmosfärer, Hav och klimat (PAOC), började gå i spetsen för ett försök att avslöja den stora bilden för nästan 20 år sedan.

Efter hälarna på World Ocean Circulation Experiment (WOCE), Wunsch grundade ett konsortium som försökte kombinera globala havsdatauppsättningar med toppmoderna cirkulationsmodeller. Endast med denna kombination av observation och teori kunde forskare till fullo förstå havets fysiska och dynamiska tillstånd, och därmed dess roll i klimatet, Wunsh skrev för tidningen Oceanografi 2009. Konsortiet, som kom att kallas Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO), var ett stort företag, inklusive ett internationellt nätverk av forskare och statliga organ för att utbyta och analysera miljarder havsobservationer från alla världens hörn.

"Det var som att bygga ett stort teleskop, "Säger Wunsh." Det har ECCO varit. "

I dag, ECCO kallas i stort sett som grunden för att förstå hela havets beteende i årtionden framöver. Förra månaden, Wunsch och hans medarbetare publicerade en slags lägesrapport om ECCO -insatser i The Bulletin från American Meteorological Society , där de beskriver det bästa rekordet av havscirkulationen hittills:ett 20-årigt genomsnitt av havsklimat och cirkulation, kallad klimatologi, som följer vätskelagarna och innehåller all data som samlats in på havet från hela världen sedan 1992.

I artikeln, "En dynamiskt konsekvent, Multivariabel havsklimatologi, "författarna skisserar de senaste uppdateringarna till ECCO och förklarar den djupa mängd information som gör det möjligt, inklusive observationer från alla altimetriska satelliter som har flugit sedan 1992; data om temperatur och salthalt från djupgivare, förbrukbara badtermografer, och Argo -profiler; och - kanske mest fascinerande - data som samlats in via sensorer på djupdykande elefantsälar.

Med en enorm datamängd-flera miljarder observationer-skriver Wunsch och hans medarbetare att problemet snart blev hur man kombinerar de massiva datamängderna och anpassar dem till en modell som skulle representera ett tredimensionellt tidsutvecklande hav under årtionden. Lyckligtvis, under ECCO:s initiering, en parallell insats på MIT pågick, ledd av EAPS Cecil och Ida Green professor i oceanografi John Marshall, att utveckla en ny modell för allmän cirkulation i havet, kallad MIT General Circulation Model, som Wunsch anpassade för att bli ECCO:s dynamiska motor.

Detaljerad förståelse för noggrannheten och precisionen i denna metod, inklusive åtminstone en viss approximation till en feluppskattning på alla skalor, är "en oglamorös men väsentlig aktivitet, "Säger Wunsch.

Olamora som metoden kan vara, Resultaten är eleganta lösningar som adekvat passar nästan alla typer av havsobservationer och som är, samtidigt, överensstämmer med modellen. Dessa lösningar används nu för att informera ett brett spektrum av forskning, allt från havsvariation, biologiska cykler, kustfysik, och geodesi. Vissa studier har involverat mer omedelbara tillämpningar, som att förutsäga fysiskt flöde och blanda fält, som påverkar ekosystemen hos hummer och torsk. Andra erbjuder bättre upplösning i stora bildfrågor, som havs kolabsorption, höjning av havsnivån, klimatprognoser, och paleoklimat.

med ECCO, att analysera dessa problem är inte längre begränsat till användningen av enstaka datamängder, och forskare befrias från oro över att grundläggande egenskaper som energibesparing kränks i analysen, säger Wunsch.

"Det är en lyx att tänka på lång sikt, "säger han. Men, han lägger till, det är en vetenskaplig och social nödvändighet och kräver decennier mer data för att gå längre än 20 till 30 år.

Idag står ECCO-satsningen som ett bevis på att modell-datakombinationer som tittar på decadala och längre tidsskalor är möjliga, säger Wunsch. Men konsortiets mål slutar inte där.

"Vi vill att denna klimatologi ska användas för en mängd olika ändamål, och vi uppmanar användningen och kritiken av resultatet från det bredare samhället, "säger han. All data och modellen är offentligt tillgängliga, Wunsch säger, och om någon är intresserad, allt de behöver göra är att be om hjälp.

Wunsch, som är pensionär men fortfarande har ett kontor i Green Building på MIT, säger glatt att hans tidigare studenter och gruppmedlemmar nu har tagit över ECCO -insatsen. Faktiskt, artikeln medförfattare var alla en gång Wunschs rådgivare:Docent Patrick Heimbach vid University of Texas i Austin, Huvudforskare Ichiro Fukumori från NASA Jet Propulsion Laboratory, och Rui M. Ponte från Atmospheric and Environmental Research (AER), Inc.

Wunsch hoppas att ECCO:s spridning till nästa generation av forskare kommer att göra den mer motståndskraftig mot skiftande politiska och ekonomiska trender. För att förstå hur havet beter sig under ett föränderligt klimat - och hur det sannolikt kommer att förändras i framtiden - kräver oavbrutna observationer av den enorma komplexiteten i havscirkulationen.

"Det kan inte finnas några luckor i data, "sade Wunsh." Klyftor är dödliga. "