Nguồn để nhận thông tin có hệ thống về trạng thái hiện tại của biển là những quan trắc của các trạm khí tượng thủy văn trên bờ và trên tàu khảo sát, nghiên cứu, các tàu thời tiết, các trạm phao hoạt động độc lập, những quan trắc hải dương học từ máy bay và vệ tinh.

Tổ chức thực hiện mạng lưới thông tin hải dương học thường rất tốn kém và phức tạp. Mạng lưới thông tin được tổ chức sao cho số trạm thông tin càng ít càng tốt, song vẫn đảm bảo được công tác phục vụ bình thường. Muốn vậy, phải tuân thủ những yêu cầu sau đây:

1) Phải đáp ứng được những đòi hỏi của các cơ sở kinh tế;

2) Phải đảm bảo tính đặc trưng, tính đại diện của các dữ liệu thu được;

3) Phân bố các lưới thông tin phải phù hợp với sự cần thiết tìm hiểu đặc điểm thủy văn, phù hợp kích thước của biển, vịnh, eo biển...

4) Phải có các phương tiện liên lạc đảm bảo truyền thông tin an toàn và kịp thời.

Những đài, trạm khí tượng thủy văn ven bờ cung cấp những số liệu, tin tức đặc trưng cho chế độ khí tượng thủy văn ở vùng gần bờ và có thể một phần vùng biển lân cận. Nguồn thông tin này từ lâu vẫn là nguồn cơ bản trong công tác của các cơ quan dự báo biển. Đặc điểm quý giá nhất của nguồn dữ liệu này là nó cung cấp những dữ liệu đầy đủ, liên tục và chính xác nhất. Những thông tin do nguồn này cung cấp thường được dùng trong những nghiên cứu khoa học, trong khi xây dựng và kiểm nghiệm các phương pháp dự báo.

Các trạm khí tượng thủy văn trên tàu được tổ chức trên những tàu hàng hải, tàu đánh cá và các tàu nghiên cứu khoa học. Nhìn chung, cho đến ngày nay số trạm kiểu này trên thế giới đã tương đối nhiều. Tuy nhiên, chúng phân bố không đều trên đại dương và các biển, phân bố không đều về thời gian hoạt động và thành phần các quan trắc. Thông thường phần lớn các tàu hoạt động trên đại dương và biển cung cấp những số liệu quan trắc tối thiểu về các yếu tố khí tượng biển, một vài yếu tố thủy văn mặt biển. Chỉ có những tàu khoa học chuyên dụng mới thực hiện quan trắc đầy đủ các yếu tố, trong đó có những trạm hải văn nước sâu, trạm hải văn liên tục là dạng dữ liệu phục vụ những mục đích nghiên cứu chuyên sâu. Những tàu khoa học thực hiện một tập hợp đầy đủ những quan trắc và nghiên cứu theo một chương trình được cân nhắc trước theo những mục tiêu, nhiệm vụ chuyên môn. Những số liệu thu được có giá trị đặc biệt quan trọng khi xây dựng các phương pháp dự báo, hoàn thiện những mô hình về các quá trình, tham số hóa các quá trình...

Bắt đầu từ những năm hai mươi, người ta đã tổ chức mạng lưới các tàu khoa học gọi là "tàu thời tiết" ở đại dương nhằm mục đích nghiên cứu toàn diện các quá trình khí quyển trên đại dương và các quá trình vật lý trong nước biển để hoàn chỉnh các dự báo thời tiết. Tài liệu quan trắc trên các tàu này được nhiều trung tâm khí tượng học và hải dương học sử dụng trong công tác dự báo, phục vụ. Chương trình hoạt động và quan trắc gồm:

a) Các quan trắc khí tượng, cao không, hải dương học, địa vật lý tiêu chuẩn và chuyên dụng tại một số vùng xác định của đại dương;

b) Thu thập từ các trung tâm của thế giới và từ các vệ tinh những thông tin còn thiếu để dùng vào công tác thực dụng ngay trên tàu và truyền tới các cơ quan phục vụ khí tượng thủy văn trên lục địa;

c) Phục vụ cho hàng hải, đánh cá, hàng không tại vùng hoạt động của tàu thời tiết bằng những bản tin về trạng thái đã qua của khí quyển và đại dương, bằng các bản tin dự báo, các thông báo về bão, những chỉ dẫn...

Để nghiên cứu chế độ thủy văn, khí tượng vùng Bắc Băng Dương, người ta đã sử dụng nhiều trạm khí tượng vô tuyến tự động và các hải đăng vô tuyến.

Nhằm tiếp tục hoàn thiện các phương pháp dự báo thủy văn biển cần có những chu trình quan trắc dài ở đại dương theo một mạng lưới đủ dày các điểm quan trắc. Vì không thể thực hiện công việc đó trên những khoảng không gian rộng do những nguyên nhân kỹ thuật, người ta buộc phải thực hiện nghiên cứu trong phạm vi một bãi thử nghiệm nào đó gọi là poligon: kết hợp hoạt động của một số tàu khảo sát với nhiều trạm phao có trang bị những máy tự ghi để khảo sát và nghiên cứu sâu sắc, toàn diện một vùng dự định.

Thông tin từ các trạm phao đại dương được truyền vào bờ tới các trung tâm nghiên cứu bằng vô tuyến hoặc chuyển tiếp thông qua các vệ tinh.

Theo quyết định của Uỷ ban Hải dương học Liên chính phủ (IOC) của UNESCO và Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO), một chương trình hợp tác khoa học quốc tế đã được thành lập, đó là Hệ thống các trạm đại dương toàn cầu liên hợp (Global Ocean Observing System - GOOS), gồm 26 nước tham gia [12]. Từ năm 1972 các nước đã bắt đầu trao đổi thông tin về trạng thái đại dương (dữ liệu về phân bố thẳng đứng của nhiệt độ nước nhận từ các tàu nghiên cứu khoa học, tàu thời tiết ở Bắc Đại Tây Dương). Nhờ một hệ thống liên lạc vô tuyến toàn cầu do Tổ chức Khí tượng Thế giới tổ chức, mỗi một nước đều nhận được thông tin về trạng thái đại dương.

Vào những năm gần đây bắt đầu mở mang việc sử dụng hàng không để tiến hành quan trắc hải văn. Sử dụng máy bay để quan trắc băng đã tạo ra khả năng chụp ảnh nhanh được bức tranh trạng thái, phân bố băng ở các biển. Bắt đầu từ năm 1965 ở Liên Xô đã thực hiện chụp ảnh từ máy bay trường nhiệt độ nước mặt biển bằng nhiệt kế bức xạ. Chụp ảnh máy bay trường nhiệt độ nước mặt biển có ý nghĩa quan trọng trực tiếp phục vụ các doanh nghiệp đánh cá trên biển khơi. Bằng ảnh máy bay cũng thu được các trường dòng chảy biển trên những vùng không gian rộng lớn, điều rất quan trọng khi thiết lập đầu vào của các mô hình dự báo.

Thông tin quan trọng nhất có thể nhận được nhờ quan trắc từ vệ tinh. Đã từ lâu nay, khi lập thông tin thủy văn biển người ta sử dụng rộng rãi những dữ liệu nhận từ các vệ tinh khí tượng. Dựa theo những ảnh vệ tinh thu được, các nhà khí tượng nghiên cứu sự biến đổi của các dòng không khí, phát hiện những tâm xoáy thuận, tìm ra những front khí quyển, phân bố lượng và dạng mây trên vùng không gian lớn. Nhờ có vệ tinh dễ nhận ra những miền hoạt động dông, miền giáng thủy và nhiều yếu tố khác quan trọng đối với các nhà khí tượng. Cũng dựa theo những tài liệu này có thể rút ra những dẫn liệu cho các nhà hải dương học. Thí dụ, dựa theo những tấm ảnh vệ tinh, nếu mây không che khuất thì có thể nhận ra đường bờ biển hay đại dương, vị trí miền băng, biên giới băng với mật độ khác nhau, đường viền những khoảng nước thoáng lớn, hình dạng và kích thước những cánh đồng băng, những kênh nước thoáng giữa các cánh đồng băng trôi.

Với việc thành lập những vệ tinh hải dương học chuyên dụng, rõ ràng sẽ trở thành hiện thực khả năng nghiên cứu không những trạng thái băng biển mà tập hợp được đầy đủ các hiện tượng xảy ra trong biển: các dòng biển nóng, dòng biển lạnh, dao động mực nước, các hiện tượng triều, sự thành tạo và phát triển sóng, sự thay đổi cân bằng nhiệt và các quá trình sinh học, địa chất học khác. Người ta đã dựa theo những ảnh vệ tinh mà thiết lập mối liên hệ giữa các xoáy mây với các vùng sóng bão ở Bắc Đại Tây Dương, biên giới, kích thước, đường di chuyển và phát triển của chúng. Và những dữ liệu này rất quý giá khi xây dựng các dự báo và thông báo bão cho những tàu biển, lập đường bơi tối ưu cho tàu... Nguồn thông tin từ vệ tinh và chụp ảnh máy bay ngày nay là nguồn dữ liệu xuất phát chính cho các mô hình dự báo thời tiết, khí hậu và hải văn.

Mục này trình bày về những nguồn cung cấp dữ liệu và các công cụ truy cập và hiển thị dữ liệu phục vụ những mục tiêu khoa học trong nghiên cứu biển, trong đó có nghiên cứu dự báo thủy văn biển. Sẽ phân tích các nguồn số liệu quan trắc, những cơ sở dữ liệu quan trắc và cơ sở dữ liệu chế độ của cộng đồng khoa học thế giới, xem xột các hệ quản lý dữ liệu, những phần mềm, bản đồ điện tử để hướng tới xây dựng cơ sở dữ liệu và hệ thống các chương trình sử lý chuyên dụng phục vụ nghiên cứu.

Số liệu quan trắc và những cơ sở dữ liệu trong CD-ROM

Trong quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu tích hợp ngày càng hoàn thiện hơn để phục vụ cho các mục tiêu nghiên cứu khoa học và phát triển kinh tế biển của đất nước, có thể thu thập được một khối lượng khá lớn các cơ sở dữ liệu biển có gốc tích rõ ràng, và đã được kiểm tra chất lượng kĩ. Một số cơ sở dữ liệu trong số này có khả năng phục vụ nhiều mục tiêu nghiên cứu và thực tiễn.

Dưới đây là ba cơ sở dữ liệu hiện có ở nước ta mà chúng ta có thể nghiên cứu khai thỏc và sử dụng. Đó là NODC-02 và NODC-03 (Cơ sở dữ liệu quan trắc trắc diện thẳng đứng của nhiệt độ và độ muối toàn cầu), TOGA CD-ROM (Cơ sở dữ liệu quan trắc và dữ liệu phân tích của biển nhiệt đới và khí quyển toàn cầu), CD-MARINE (Cơ sở dữ liệu khí hậu biển).

Các cơ sở dữ liệu này do Phòng Thương mại Hoa Kỳ chuyển giao trên cơ sở thực hiện các cơ chế hiện hành của IODE và IGOSS. Ở đây tuy không được phép nhân bản, nhưng hoàn toàn có quyền khai thác để tạo thành các sản phẩm dữ liệu phục vụ các mục tiêu nghiên cứu khoa học biển. Sau đây là những thông tin ngắn gọn về các cơ sở dữ liệu này.

a) Cơ sở dữ liệu NODC-02 và NODC-03

NODC-02 và NODC-03 là cơ sở dữ liệu quan trắc thẳng đứng về nhiệt độ và độ muối bằng chai Nalsen, STD, máy tự ghi trắc diện nhiệt độ MBT và XBT.

NODC-02 và NODC-03 do Trung tâm tư liệu biển của Hoa Kỳ xây dựng. NODC-02 và NODC-03 chứa 3,19 triệu trắc diện thẳng đứng của nhiệt độ và độ muối trên toàn cầu, trong số đó có khoảng 100000 trắc diện thuộc vùng khơi và thềm lục địa của Biển Đông.

NODC-02 và NODC-03 được hoàn thành và phát hành từ tháng 7 năm 1991.

b) Cơ sở dữ liệu TOGA CD-ROM

TOGA CD-ROM là cơ sở dữ liệu trạng thái của biển nhiệt đới và khí quyển toàn cầu. TOGA CD-ROM do Trung tâm lưu trữ dữ liệu vật lý biển phân tán chủ động PODAAC (Physical Oceanography Distributed Active Archieve Center) xây dựng theo sự chỉ đạo của chương trình TOGA.

TOGA CD-ROM cung cấp 15 mảng dữ liệu quan trắc, phân tích và mô phỏng số trị về trạng thái của biển nhiệt đới và khí quyển toàn cầu trong 10 năm từ 1985 đến 1994. Hiện đã hoàn thành giai đoạn từ 1985 đến 1990. TOGA CD-ROM được phát hành vào tháng 5 năm 1994.

c) Cơ sở dữ liệu khí hậu biển CD-MARINE

CD-MARINE (Marine Climatic Atlas of the World) là cơ sở dữ liệu khí hậu biển phục vụ quy hoạch hoạt động của không quân và hải quân Hoa Kỳ được thiết lập trên đĩa CD-ROM.

CD-MARINE do nhiều cơ quan phối hợp xây dựng tại Tổ hợp Khí hậu Liên bang Ashville (Federal Climate Complex, Ashville) dưới sự chỉ đạo của Bộ tư lệnh Hải dương học của Hải quân (NAVOCEANCOM - Naval Oceanography Command).

CD-MARINE cung cấp các trị số trung bình, phương sai của 9 tham số khí tượng thuỷ văn biển tầng mặt, hoa sóng và hoa dòng chảy tại các ô biển 1×1°1×1° size 12{1 times 1 rSup { size 8{ circ } } } {} và 5×5°5×5° size 12{5 times 5 rSup { size 8{ circ } } } {} kinh, vĩ tuyến trên cơ sở xử lý số liệu quan trắc bằng tàu biển từ năm 1850 đến 1990. CD-MARINE được phát hành vào tháng 3 năm 1992.

Các thông tin túm tắt trên đây cho thấy rằng đây là những cơ sở dữ liệu khí tượng thuỷ văn biển mới, lớn nhất, đồng bộ nhất và hiện đại nhất hiện có tại nước ta. Ngoài gốc tích rõ ràng, việc đánh giá chất lượng dữ liệu có thể thực hiện trên cơ sở kiểm tra chéo các mảng dữ liệu trùng lặp của các cơ sở dữ liệu khác nhau và đối chiếu với các nguồn dữ liệu độc lập hiện có trong nước. Nếu được khai thác thích hợp, tiềm năng dữ liệu được huy động có thể cho phép thu được các kết quả mới và có giá trị về chế độ khí tượng thuỷ văn Biển Đông.

Khả năng thu thập bổ sung dữ liệu:

a) Trao đổi dữ liệu biển quốc tế

Nhờ cố gắng của Chương trình trao đổi dữ liệu quốc tế IODE, hiện nay hệ thống chuẩn dữ liệu biển quốc tế GF3 và hệ quản lý cơ sở dữ liệu OCEAN-PC đã được thừa nhận và lưu hành rộng rãi trong cộng đồng quốc tế. Hệ thống cung cấp dịch vụ dữ liệu biển bao gồm ba trung tâm quốc tế (WDC-A Mỹ, WDC-B Nga, và WDC-C Trung Quốc) và nhiều trung tâm hoặc đầu mối dữ liệu biển quốc gia đã được hình thành. Nhiều loại dữ liệu biển quan trọng đã được cung cấp miễn phí hoặc gần như miễn phí cho cộng đồng khoa học quốc tế bằng hai phương thức. Phương thức thời gian thực (real time mode hoặc operational mode) và phương thức chậm pha (delay mode hoặc nonoperational mode). Theo phương thức thời gian thực, dữ liệu quan trắc biển được cung cấp gần như tức thời cho người dùng qua mạng lưới viễn thông toàn cầu (GTS). Còn theo phương thức chậm pha, dữ liệu từ các cơ sở dữ liệu quốc gia và quốc tế được cung cấp cho người dùng qua mạng Internet hoặc bằng các phương tiện mang tin như giấy, đĩa mềm, băng từ hoặc CD-ROM... Cho đến gần đây Chương trình IODE chỉ trực tiếp hỗ trợ dịch vụ dữ liệu theo phương thức chậm pha, còn dịch vụ dữ liệu theo phương thức thời gian thực được giao cho các chương trình khác đảm nhận. Hiện nay, phương thức cung cấp dữ liệu thuỷ văn biển đang càng ngày càng tiếp cận một cách đồng bộ với phương thức cung cấp dữ liệu khí tượng thông dụng.

Theo nguyên tắc của IODE bất cứ mọi thành viên của cộng đồng khoa học biển quốc tế đều có quyền được cung cấp dữ liệu biển thuộc loại phân phối không hạn chế (non-restricted distribution) với chi phí ưu đãi bao gồm chi phí điện tín, chi phí bưu điện và một phần chiết phí khấu hao (tổng cộng từ 2,20 USD cho 1 MB dữ liệu khí tượng thuỷ văn biển theo phương thức chậm pha).

Đối với việc nghiên cứu chế độ khí tượng thuỷ văn biển, do khả năng điều tra khảo sát của ta rất hạn chế và việc thu thập số liệu quan trắc obship mới chỉ được thực hiện tương đối có hệ thống trong khoảng vài chục năm trở lại đây, vì vậy, việc tận dụng khai thác tốt các đầu mối của Chương trình IODE có thể mang lại một số lợi ích cụ thể sau đây:

- Được cung cấp thông tin về các chính sách dữ liệu biển quốc gia, khu vực và quốc tế;

- Được cung cấp thông tin thường xuyên về các nguồn dữ liệu, các đề án dữ liệu biển và các sản phẩm dữ liệu này cần thiết cho nghiên cứu;

- Được cung cấp tài liệu kỹ thuật về các chuẩn dữ liệu biển quốc tế, các hệ quản lý cơ sở dữ liệu biển quốc gia, quốc tế và khu vực;

- Được cung cấp dữ liệu thuộc dạng phân bố rộng với giá thành dịch vụ ưu đãi cho cộng đồng khoa học. Trên cơ sở tổng hợp và xử lý nâng cao nhiều nguồn dữ liệu phân phối rộng có thể xây dựng những cơ sở dữ liệu chuyên đề phục vụ các mục tiêu nghiên cứu ở mức độ thích hợp.

Nói tóm lại, Chương trình IODE tạo ra môi trường thuận lợi để xây dựng cơ sở dữ liệu biển phục vụ nghiên cứu bằng biện pháp khai thác các nguồn dữ liệu biển và công nghệ quản lý dữ liệu này của khu vực và quốc tế phù hợp với nguyên tắc và thông lệ hiện hành.

b) Hệ thống quan trắc biển toàn cầu (GOOS)

Xây dựng hệ thống quan trắc biển toàn cầu là một nhiệm vụ hết sức khó khăn về mặt kỹ thuật, tài chính và quan hệ quốc tế và vì vậy không thể giải quyết một cách duy nhất và dứt điểm. Hiện nay có khá nhiều chương trình quan trắc biển quốc tế được xây dựng trên các quan điểm rất khác nhau và được tiến hành song song dưới sự bảo trợ của nhiều tổ chức và quốc gia. Trong đó, Hệ thống quan trắc biển toàn cầu (Global Ocean Observing System - GOOS) do IOC và WMO phối hợp tổ chức là rất đáng chú ý, vì đây là một hệ thống quan trắc được duy trì lâu dài để đáp ứng nhu cầu nghiên cứu và dự báo khí hậu.

GOOS không phải là một hệ thống quan trắc độc lập, mà trước hết đó là cơ chế huy động và phối hợp các hệ thống quan trắc quốc gia và quốc tế hiện có để hình thành một hệ thống quan trắc thành phần biển của hệ thống khí hậu Trái đất tốt nhất hiện thời. Theo quan điểm này, một mặt GOOS được thiết kế kết hợp và khai thác chung các phương tiện quan trắc của GCOS, GTOS. Mặt khác, GOOS còn huy động bổ sung các thành phần quan trắc biển khác đang hoạt động hoặc sẽ được triển khai riêng:

- Hệ thống GLOSS được bổ sung các tàu quan trắc tình nguyện thông qua hệ thống IGOSS;

- Quan trắc hải văn tầng mặt và tầng sâu như đã tiến hành trong TOGA và WOCE;

- Các hệ thống quan trắc viễn thám chuyên dụng: độ cao, rađa tán xạ, các máy chụp ảnh trong dải phổ nhìn thấy được, hồng ngoại, vi sóng và nhiệt kế bức xạ chính xác;

- Các kỹ thuật quan trắc biển mới như viễn thám âm học và quang học, tàu ngầm không người lái, hệ thống truy cập dữ liệu tự động cho các phao neo và thả trôi, các máy đo trắc diện dòng chảy bằng hiệu ứng Dopler...

Với sự huy động các nguồn lực như đã trình bày, GOOS có khả năng thoả mãn nhu cầu nghiên cứu biến đổi khí hậu toàn cầu bằng các sản phẩm dữ liệu tiêu chuẩn sau:

- Hệ thống bản đồ trung bình tháng tầng mặt với độ phân giải 10°10° size 12{"10" rSup { size 8{ circ } } } {} kinh và vĩ tuyến bao gồm các yếu tố: thông lượng nhiệt, thông lượng nước ngọt và các thông lượng trao đổi biển - khí, mực nước biển, nồng độ CO2CO2 size 12{"CO" rSub { size 8{2} } } {}, muối dinh dưỡng và phân bố phiêu sinh;

- Dữ liệu quan trắc cần thiết để lập các bản đồ mặt biển và tầng sâu với độ phân giải 10°10° size 12{"10" rSup { size 8{ circ } } } {} kinh và vĩ tuyến bao gồm các yếu tố: thông lượng nhiệt, thông lượng nước ngọt, các yếu tố thủy hóa, các chất chỉ thị và dinh dưỡng;

- Dữ liệu quan trắc viễn thám vệ tinh bao gồm nhiệt độ mặt biển, ứng suất gió, cao độ mặt biển, lượng giáng thuỷ, cường độ băng và nồng độ diệp lục tố.

c) Hệ thống dịch vụ biển tích hợp toàn cầu IGOSS

Hệ thống dịch vụ biển tích hợp toàn cầu IGOSS (Integrated Global Ocean Service System) có thể coi là ý tưởng lớn nhất của Uỷ ban liên chính phủ về biển nhằm phát triển dịch vụ khí tượng thuỷ văn biển theo mô hình của dịch vụ khí tượng tác nghiệp mà hiện nay do WMO quản lý. IGOSS được hình thành trên cơ sở phối hợp những tiềm năng dịch vụ biển của các quốc gia để tạo nên hệ thống dịch vụ biển ngày càng hoàn thiện hơn cho toàn thể cộng đồng quốc tế. Số lượng các sản phẩm dữ liệu theo cả hai phương thức chậm pha và thời gian thực gia tăng với tốc độ đáng khâm phục, độ phân giải không gian và thời gian được cải thiện rất nhanh. Quan điểm cung cấp dữ liệu biển cho các nước đang phát triển như một hình thức chuyển giao công nghệ của các nước phát triển đang được hình thành và áp dụng trong thực tiễn hoạt động của hệ IGOSS.

Trung tâm dự báo quốc gia của ta đã tiếp cận được sản phẩm của một số đầu mối của hệ IGOSS như ECMWFC, NOAA/NESDIS, Cục khí tượng Nhật Bản, Cục khí tượng Hoàng gia Malaixia... Nhờ vậy, chúng ta đã biết rằng các sản phẩm phân tích và dự báo một số yếu tố hải dương học tầng mặt như ứng suất gió, sóng biển, nhiệt độ nước biển, thông lượng nhiệt biển - khí quyển... đã có độ phân giải không gian từ 1,0−2,5°1,0−2,5° size 12{1,0 - 2,5 rSup { size 8{ circ } } } {} tại khu vực Biển Đông, còn các yếu tố khí tượng cao không có độ phân giải từ 2,5−5,0°2,5−5,0° size 12{2,5 - 5,0 rSup { size 8{ circ } } } {}. Mặc dù vậy, việc hiển thị dữ liệu trên các bản đồ chuẩn đã hạn chế rất nhiều khả năng sử dụng phục vụ mục tiêu nghiên cứu vì đó là các bản đồ của các trường khí tượng thuỷ văn trên toàn cầu hoặc Tây Thái Bình Dương. Có hai khả năng giải quyết nhược điểm công nghệ hiển thị dữ liệu, đó là: tiếp cận các hệ thống dịch vụ biển quân sự; tiếp cận cơ sở dữ liệu gốc và xây dựng hệ thống truy cập và hiển thị dữ liệu ở mức độ chi tiết cần thiết.

Hiện thời, biện pháp thứ nhất đòi hỏi trình độ nghiệp vụ cao, còn trong tương lai những khó khăn thuộc phạm vi nghiên cứu khí tượng thuỷ văn biển sẽ giảm bớt, vì Bộ tư lệnh khí tượng hải văn của Hạm đội Hoa Kỳ (Naval Meteorology and Oceanography Command - NAVMETOCCOM) trên nguyên tắc đã đồng ý cung cấp các bản đồ phân tích và dự báo toàn cầu với độ phân dải cục bộ cho mạng dịch vụ dân sự IGOSS. Độ phân giải và kỹ thuật hiển thị dữ liệu không gian của hệ thống dịch vụ quân sự nói chung tốt hơn nhiều so với các hệ dân sự phổ cập.

Biện pháp thứ hai là một biện pháp cơ bản luôn luôn cần được duy trì trong công tác thu thập dữ liệu biển vì hai lý do:

- Trong đa phần trường hợp các phần mềm hiển thị dữ liệu và cấp phát dữ liệu chuẩn không thể đáp ứng yêu cầu cụ thể của nhiều vấn đề cục bộ cần giải quyết, vì vậy phải trực tiếp khai thác dữ liệu gốc, xử lý và hiển thị một cách thích hợp;

- Theo luật bảo vệ sở hữu trí tuệ, người sử dụng được phép khai thác dữ liệu được cấp nhằm tạo ra và lưu hành sản phẩm dữ liệu riêng của mình.

d) Chương trình CLIVAR

CLIVAR là hoạt động chính của Chương trình nghiên cứu khí hậu toàn cầu (WCRP) trong giai đoạn tới và theo kế hoạch sẽ được thực hiện trong vòng 15 năm. CLIVAR có bốn mục tiêu chính, đó là:

- Mô tả và tìm hiểu các quá trình vật lý gây ra các biến động khí hậu với những quy mô thời gian: mùa, năm, chục năm, trăm năm và quyết định tính dự báo được của chúng. Các biện pháp tiến hành gồm: thu thập và phân tích dữ liệu quan trắc, phát triển các mô hình ứng dụng của hệ thống khí hậu, phối hợp với các chương trình nghiên cứu và quan trắc khí hậu khác;

- Kéo dài chuỗi dữ liệu biến động khí hậu ngoài giai đoạn nghiên cứu bằng biện pháp bổ sung các mảng dữ liệu cổ khí hậu (paleoclimatic) và dữ liệu quan trắc đã có sau khi thực hiện kiểm tra chất lượng.

- Tăng cường khả năng dự báo (thời hạn và độ chính xác) biến động mùa và năm bằng biện pháp phát triển các mô hình dự báo toàn cầu.

- Tìm hiểu và dự báo đáp ứng của hệ thống khí hậu với sự gia tăng các loại khí và các son khí (aerosols) có tác động đến cân bằng bức xạ, so sánh dự báo với chuỗi quan trắc khí hậu nhằm phát hiện tác động của con người đến biến trình khí hậu tự nhiên.

Để thực hiện bốn mục tiêu vừa nêu, CLIVAR được thiết kế thành ba chương trình thành phần, đó là:

CLIVAR-GOALS - Nghiên cứu biến động khí hậu mùa và năm, nghiên cứu tính dự báo được của hệ thống biển - khí quyển - mặt đất toàn cầu;

CLIVAR-DecCen - Nghiên cứu biến động hàng chục và hàng trăm năm và tính dự báo được;

CLIVAR-ACC - Mô hình hóa và xác định biến động khí hậu do tác động của con người.

Những hệ quản lý dữ liệu và phần mềm:

Xuất phát từ thực trạng chưa hoàn chỉnh của các nguồn dữ liệu biển hiện có trong nước và sự tiến bộ rất nhanh về chính sách và chất lượng của các hệ thống dịch vụ dữ liệu biển quốc tế, cơ sở dữ liệu và hệ thống bản đồ điện tử phục vụ nghiên cứu đã được thiết kế nhằm thỏa mãn các yêu cầu: 1) Giá thành thấp, tương thích với các hệ PC phổ cập nhất tại Việt Nam; 2) Cho phép khai thác các cơ sở dữ liệu và phần mềm chuyên dụng về hải dương học của hệ thống IODE IGOSS, OCEAN-PC, các cơ sở dữ liệu chuyên đề trên CD-ROM... phù hợp với thông lệ quốc tế về sở hữu trí tuệ; 3) Là một cơ sở dữ liệu tích hợp bao gồm khá đầy đủ các hạng mục dữ liệu. Dưới đây giới thiệu một số cơ sở dữ liệu biển quốc tế và những phần mềm quản lý, hiển thị dữ liệu.

Nguyên lý hệ thống cơ sở dữ liệu bao gồm: Nguồn dữ liệu: Chấp nhận các nguồn dữ liệu trong nước và quốc tế đã qua kiểm tra chất lượng sơ bộ và được chuyển giao bằng đĩa mềm, CD-ROM và băng từ. DBU: Là mô đun cập nhật cơ sở dữ liệu (Data Base Updating Programs) có nhiệm vụ chọn dữ liệu cần thiết từ các nguồn dữ liệu khác nhau, chuyển đổi format dữ liệu khởi điểm về format chuẩn của CMDB và cập nhật vào CMDB.

- CMDB: Cơ sở dữ liệu quản lý liên tục (Continousely Managed Data Base) là kho chứa tất cả các dữ liệu có thể có ích cho nghiên cứu biển. Hiện tại CMDB được lưu trữ trên các CD-ROM và đĩa cứng. Người dùng hiện thời chưa được quyền truy cập đến CMDB.

- URDB: Cơ sở dữ liệu phục vụ người dùng (User Resources Data Base) là sản phẩm khai thác CMDB để phục vụ người dùng. Hiện nay, phương án thử nghiệm của URDB hoàn toàn trựng lặp với phương án khởi thảo của CMDB vì vậy chưa dự tính đến các chương trình khai thác CMDB để tạo URDB. Người dùng được cung cấp URDB trên đĩa mềm.

- MCP: Mô đun xử lý khí hậu biển (Marine Climate Processing), có nhiệm vụ chuyển đổi format URDB sang format chuẩn của phần mềm đồ thị và đồ bản GMD được sử dụng, kiểm tra chất lượng và tu chỉnh dữ liệu ở mức chuyên gia.

- GMD: Hệ phần mềm đồ thị và đồ bản (Graphic and Mapping Device) có nhiệm vụ vẽ và hiển thị các biểu đồ và bản đồ.

- MCM: Kho bản đồ, lưu trữ mó các bản đồ khi cần thiết có thể mau chóng hiển thị ra màn hình hoặc in ra giấy nhờ GMD.

- GDAS: Phần mềm tiện ích (General Data Access System) cho phép người dùng truy cập dữ liệu của URDB và hiển thị, in ấn các bản đồ chứa trong MCM.

- OCEAN-PC: OCEAN-PC quản lý và khai thác các tệp dữ liệu bản đồ nền với độ phân giải và độ chính xác cao do CIA (USA) cấp quyền sử dụng. Theo phân tích sơ bộ độ phân giải gốc của dữ liệu đường bờ là ~1 m, độ phân giải mà người dùng OCEAN-PC được phép khai thác là ~300 m. Vì vậy, có thể trang bị hệ bản đồ nền đến tỷ lệ 1/300.000 với chất lượng cao. Trong tương lai, nếu OCEAN-PC được phát triển thêm mô đun viễn thông thì nó sẽ là một trợ giúp đắc lực để xây dựng DBU với khả năng tiếp nhận dữ liệu viễn thông được chuyển giao trong mạng GTS.

- SURFER: SURFER là phần mềm chuyên dụng để vẽ các bản đồ đẳng trị, cung cấp các khả năng thuận tiện để hiệu đính dữ liệu, là trơn các đường đẳng trị, tẩy trắng đường bờ, hiển thị trên màn hình và in ấn bản đồ thành phẩm với chất lượng hợp lý. SURFER không đòi hỏi cao về phần cứng và là công cụ quen thuộc trong cộng đồng nghiên cứu biển. Mã dữ liệu của SURFER có thể dễ dàng chuyển đổi để khai thác bằng các phần mềm đồ bản khác hoặc bằng GIS.

- HAVARD GRAPHICS được sử dụng để nâng cao chất lượng của các biểu đồ hoặc để thực hiện các kịch bản trình diễn các tệp đồ họa thành phẩm.

Những thông tin khái quát về các cơ sở dữ liệu biển quốc tế và các phần mềm chuyên dụng quản lý và hiển thị các dữ liệu cho thấy rằng nhiệm vụ của công tác dữ liệu biển nước ta hiện nay là (1) thu thập khai thác tối đa những dữ liệu quốc tế đã tích lũy, bổ sung thêm bằng những dữ liệu khảo sát của Việt Nam và các khảo sát biển do nước ta hợp tác với các nước khác; (2) nghiên cứu cấu trúc dữ liệu nhằm mục đích định hướng công tác điều tra khảo sát biển phù hợp; (3) xây dựng những cơ sở dữ liệu chuyên dụng để nghiên cứu những vấn đề hải dương học Biển Đông; (4) xây dựng phần mềm, những chương trình tiện dùng để trao đổi, thể hiện dữ liệu nhằm những mục đích nghiên cứu và thực tiễn khác nhau.

Để đảm bảo tính so sánh được và tính đồng nhất của tất cả các quan trắc thủy văn biển, người ta phải thực hiện chúng theo những tài liệu chỉ dẫn. Khi đã thực hiện một khối lượng định trước các quan trắc và chỉnh lý các kết quả quan trắc, người quan trắc truyền chúng về các cơ quan phục vụ dự báo biển dưới dạng mã theo các đường liên lạc khác nhau.

Nội dung của các dữ liệu thông tin về trạng thái biển và đại dương được xác định bằng các bảng mã tồn tại dùng để truyền thông tin.

1) Điện báo thông tin truyền từ mạng lưới các trạm khí tượng thủy văn ven bờ chứa các dữ liệu về:

- Ký hiệu trạm, ngày và thời hạn quan trắc;

- Hướng và tốc độ gió;

- Tầm nhìn xa về phía biển;

- Nhiệt độ nước và không khí;

- Trạng thái mực nước biển;

- Sóng biển và sóng vỗ bờ;

- Trạng thái phủ băng (đối với các biển có băng).

2) Điện báo từ những trạm khí tượng thủy văn trên tàu chứa những dữ liệu về:

- Tọa độ tàu, ngày và thời hạn quan trắc;

- Hướng và tốc độ gió;

- Tầm nhìn xa ngang;

- Thời tiết vào hạn quan trắc và giữa các hạn;

- Áp suất khí quyển và nhiệt độ không khí;

- Lượng mây;

- Độ dịch chuyển của tàu;

- Nhiệt độ nước mặt biển;

- Sóng gió và sóng lừng;

- Trạng thái phủ băng mặt biển (nếu có).

3) Điện từ các tàu nghiên cứu khoa học thực hiện quan trắc hải văn nước sâu có bổ sung thêm những dữ liệu sau:

- Tọa độ và thời gian quan trắc;

- Độ sâu của biển và các tầng quan trắc;

- Nhiệt độ, độ muối và dòng chảy ở các tầng.

Càng ngày càng có nhiều phương pháp mới được đưa vào hệ thống quan trắc, thu thập và truyền tin khí tượng thủy văn. Tại nhiều nước, công tác quan trắc, xử lý và giải thích thông tin khí tượng thủy văn đã ở trình độ tự động hóa rất cao. Ngoài ra, người ta còn phát triển những phương pháp, những phần mềm để cập nhật và hòa trộn các thông tin linh hoạt mới nhận được với những thông tin có sẵn, suy dẫn các dữ liệu về hệ thống lưới chuyên dụng của các phần mềm của mô hình tính toán chẩn đoán và mô hình dự báo...

Việc đảm bảo khí tượng thủy văn cho các ngành kinh tế nhằm mục đích thoả mãn những yêu cầu về trạng thái biển và thời tiết của các cơ sở sản xuất như trong các ngành hàng hải, đánh cá, xây dựng trên biển, nông nghiệp và quốc phòng. Các cơ quan nghiên cứu của ngành khí tượng thủy văn cùng với những cơ sở sản xuất tiến hành lập trước những kế hoạch phục vụ, trong đó chỉ ra cơ sở được phục vụ cần những thông tin khí tượng thủy văn nào và thời hạn cụ thể ra sao.

Tập hợp những công việc của các cơ quan dự báo biển để thoả mãn kịp thời, đầy đủ những tài liệu thủy văn cho các cơ sở kinh tế gọi là đảm bảo thủy văn. Về phương diện này, các tài liệu thủy văn biển đa dạng được chia ra làm hai loại: tài liệu phục vụ linh hoạt và tài liệu chế độ.

Những tài liệu phục vụ linh hoạt nêu ra trạng thái đã qua và sắp tới của các điều kiện thuỷ văn. Những tài liệu chế độ trình bày về những đặc trưng của các yếu tố qua một thời kỳ nhất định, tính biến động của chúng, tần suất và độ bảo đảm.

Các tài liệu thuỷ văn phục vụ linh hoạt bao gồm:

1) Thông tin về các điều kiện thuỷ văn đã và đang diễn ra;

2) Các dự báo những yếu tố thuỷ văn trong tương lai với những thời hạn khác nhau;

3) Báo trước về sự xuất hiện và phát triển của các hiện tượng đặc biệt nguy hiểm và nguy hiểm;

4) Những chỉ dẫn về cách đánh giá đúng nhất và về cách thức sử dụng các tài liệu phục vụ linh hoạt trong hoạt động sản xuất của các cơ quan được phục vụ.

Những tài liệu sau đây thuộc về tài liệu chế độ:

1) Các cẩm nang khoa học - kỹ thuật và các văn bản tiêu chuẩn;

2) Các niên lịch khí tượng thủy văn và lịch tháng;

3) Các atlas và các bản đồ phân bố những yếu tố thủy văn cơ bản;

4) Các công báo thủy văn cơ bản và các bảng biểu.

Phục vụ thủy văn được tiến hành bằng các cách sau:

a) Các báo cáo của nhân viên phục vụ khí tượng thủy văn cho lãnh đạo các cơ quan được phục vụ về các điều kiện thuỷ văn đã diễn ra và sắp tới;

b) Cung cấp các tài liệu thủy văn (các dự báo, các thông báo trước về bão biển);

c) Sự tham gia của các chuyên viên phục vụ khí tượng thủy văn tại các hội nghị;

Các tài liệu thủy văn có thể được truyền đi theo rađio, các đường liên lạc trực tiếp, điện thoại, điện tín; vô tuyến truyền hình, bưu điện hay chuyển trực tiếp.

Với sự phát triển nền kinh tế và xã hội và sự trưởng thành của khoa học sẽ ngày càng phát sinh thêm những nhu cầu về thông tin hải văn và những hình thức cung cấp thông tin hải văn.

Trong các chỉ dẫn, những người công tác khí tượng thủy văn đề đạt với các cơ sở sản xuất những cách thức sử dụng hữu ích nhất những điều kiện khí tượng thủy văn sắp xảy ra trong việc đặt kế hoạch và xúc tiến những hoạt động sản xuất hay những bước ngăn đe làm giảm tác hại của các hiện tượng thủy văn đến hoạt động của các ngành kinh tế.

Để xây dựng những bản chỉ dẫn thì nhà dự báo cần phải: 1) có dự báo thủy văn khá tin cậy; 2) thông hiểu các đặc điểm hoạt động sản xuất của cơ quan được phục vụ; 3) biết các đặc điểm về mùa của chế độ thủy văn ở lãnh thổ phục vụ và các dị thường của nó có thể xảy ra.

Yêu cầu đối với các chỉ dẫn là ngắn gọn, rõ ràng, cụ thể và dễ hiểu cho người dùng. Những bản chỉ dẫn có thể được lập ra do yêu cầu của các cơ quan sản xuất được phục vụ hay cũng có thể do sáng kiến của các cơ quan phục vụ khí tượng thủy văn.