Marinforskare känner ofta att de famlar i mörkret. Det globala havet täcker cirka 71 procent av vår planet och är centralt för livet som det existerar på jorden. Men bara cirka 20 procent av havsbotten har kartlagts direkt hittills.

Undersökningsfartyg utrustade med ekolod som kallas multibeam -ekoljud används för att mäta djupet på havsbotten för att bättre förstå det. Men storleken på jobbet är enorm. Ett enda undersökningsfartyg skulle ta cirka 350 år för att kartlägga det mesta av havsbotten djupare än 200 meter, och det skulle ta ytterligare 620 år att kartlägga de grundare områdena.

Vi måste kartlägga havet snabbare. I dag, marin mätning, eller hydrografi, är central för stora internationella initiativ, inklusive en som syftar till att se hela havsbotten kartlagt i oöverträffade detaljer senast 2030.

En mer detaljerad och exakt global modell av vattendjup skulle avslöja havsbottenens form, och data kan användas för att förstå havsbottenens sammansättning. Detta kommer att öka säkerheten för marin navigering, informera säkerhets- och försvarsoperationer, förbättra oceanografiska och klimatstudier, stödja olika sektorer i den hållbara havsekonomin och vägleda beslut om bevarande av livsmiljöer. Men det kan också komma med risker och kostnader.

Okänt hav

Under 2007, som en co-op-student som arbetar vid Geological Survey of Canadas Pacific Geoscience Center nära Victoria, FÖRE KRISTUS., Jag hjälpte till att kartlägga livsmiljöer och faror vid havsbotten utanför västkusten.

Att titta på dessa digitalt kartade områden i Kanadas undervattensterräng mellan norra Vancouver Island och gränsen till Alaskan var som att titta ut genom ett flygplan. Jag kunde se framstående kanoner och imponerande berg dolda djupt under vågorna. På den relativt grunda kontinentalsockeln låg de nedsänkta resterna av kustlandformer som flodstränder, stränder och deltor. Urfolk kan ha vandrat dit när havsnivån var mycket lägre under den senaste istiden.

Vi undersökte djupet på havsbotten, känd som badmetri, som hade samlats in av Canadian Hydrographic Service med en högupplöst multibeam-ekolod monterad på undersidan av ett forskningsfartyg. Dessa ekolodsystem avger pingar i ett fläktformat mönster och lyssnar efter återkommande eko från havsbotten. Havets djup beräknas genom att mäta tiden mellan ett ping och dess ekos återkomst. Men när ljudstrålar sprids genom djupare vatten och "målar" mer havsbotten terräng, kartans upplösning minskar.

Den detaljerade batymetri från multibeam -ekolodsundersökningar utanför västkusten påminde mig om Star Treks planetariska skanningar. Men det som fascinerade mig mest var luckorna. Det fanns stora områden, under både grunt och djupt vatten, som saknade badymetri med hög upplösning. Mare incognitum - okänt hav.

Det finns fortfarande enorma landskap spridda över de flesta av vår planets fasta yta som ingen människa någonsin har sett eller utforskat.

Kartlägga luckorna

Havskartläggning är nu central för två stora internationella initiativ, FN:s decennium för havsvetenskap för hållbar utveckling (2021-30) och Nippon Foundation-GEBCO Seabed 2030-projektet. Det senare syftar till att se hela havsbotten kartlagt senast 2030 genom frivilliga databidrag från regeringar, industri, forskare och andra. Även om vissa regeringar hävdar att det kan ta längre tid att slutföra detaljerade undersökningar till havs.

Multibeam badymetri är mycket mer detaljerad än satellit altimetri kartor över havsbotten terräng som ger mycket av bakgrundsbilder för tjänster som Google Maps. Satellitbadymetri har en genomsnittlig upplösning på cirka åtta kilometer - där en pixel representerar ett område åtta kilometer med åtta kilometer i storlek. Det betyder att hela ubåtsbergen inte får fångas upp.

Det mesta av Mars höjdyta, som saknar ett kuvert med vatten, har kartlagts med rymdprobkameror till en upplösning mellan 0,25 meter och sex meter. Det betyder att vi har en tydligare bild av terrängen på den främmande världen än vårt eget havsbotten. Dock, multibeams ekolod kan göras till ett rutnät med några meters upplösning eller bättre när det samlas in från fartygsundersökningar på grunt vatten eller från djupa havsbottendyk med robotfordon.

Havsbotten 2030 badmetriprodukt kommer att bestå av nät som varierar i upplösning efter djupzoner. Över havets djupaste områden (sex kilometer till 11 kilometer), undersökningsinsatser kunde destilleras till ett enda djupvärde för varje 800 meter vid 800 meter område. För hav som är grundare än 1,5 kilometer, projektet skulle bestämma djupet på 100 meter med 100 meter enheter (100 meter nätupplösning).

Före lanseringen av havsbotten 2030 2017 endast cirka sex procent av havsbotten hade kartlagts tillräckligt. På bara fem år, sammanställningen av detaljerat område har mer än tredubblats till 20,6 procent. Mycket av dessa snabba framsteg har berott på offentliggörande av befintlig data.

Havsbotten 2030:s mål skulle kunna uppnås tidigare om flottor, petroleumbolag, rika yachtägare och andra är villiga att dela med sig av sina tidigare ej utgivna batymetriska data.

Havets gräns

Havs- och rymdutforskningskoncept sammanfaller. Företag och regeringar använder nu autonoma (obemannade) fordon på utökade uppdrag. Dessa robotmätare kan övervakas och styras från uppdragskontrollcentraler på land, eller sjösatt från besökta forskningsfartyg. Att sätta färre människor till sjöss minskar kostnaderna, säkerhetsproblem och koldioxidutsläpp.

Data från avlägsna fordon kan laddas upp via satellit -internet till molnet. Då kan automatiserade databehandlings- och klassificeringsverktyg som utnyttjar artificiell intelligens frigöra havskartläggare på land för att spendera mer tid på att lösa vetenskapliga och tillämpade problem.

Samhället kan dra stor nytta av en ökning av mängden och kvaliteten på havsbottendata. Med en uppgraderad karta över havsbottens form och struktur, vi kommer att förbättra simuleringar av hur vatten styrs av en oregelbunden havsbotten, och hur det bromsar på grund av bottenfriktion. Detta kan hjälpa oss att göra mer exakta förutsägelser om tidvatten, tsunamier, vågor och stormflöden. Det kommer också att hjälpa oss att förstå hur värmeöverföring från havsströmmar påverkar väder och klimat.

När mer detaljerad batymetri tolkas tillsammans med kompletterande datamängder, vi får lära oss vilka havsbottenregioner som bör skyddas för att bevara marin biologisk mångfald. Vi kommer också att upptäcka avlagringar av mineraler för elbilsbatterier och mobila enheter.

En översvämning av kartdata avslöjar "planet ocean". Kan mänskligheten styra den med större visdom än vad vi har tidigare?

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.