Prima dell'avvento delle moderne tecniche di osservazione e modellazione, capire come si comportava l'oceano richiedeva di mettere insieme dati disparati, spesso separati da decenni nel tempo, da una manciata di fonti in tutto il mondo. Negli anni '80, che ha iniziato a cambiare quando i progressi tecnologici, come i satelliti, galleggia, vagabondi, e traccianti chimici, reso continuo, misurazioni di massa possibili.

Ancora, i nuovi set di dati risultanti spesso esistevano indipendentemente l'uno dall'altro, oscurando il quadro generale di come circola l'oceano, trasferisce il calore, influenza il clima, immagazzina carbonio, e altro ancora. Ecco perché Carl Wunsch, professore emerito di oceanografia fisica presso il Dipartimento della Terra del MIT, Scienze atmosferiche e planetarie (EAPS) e membro del programma EAPS in Atmospheres, Oceani e clima (PAOC), ha iniziato a guidare uno sforzo per rivelare quel grande quadro quasi 20 anni fa.

Sulla scia del World Ocean Circulation Experiment (WOCE), Wunsch ha fondato un consorzio che ha cercato di combinare set di dati oceanici globali con modelli di circolazione all'avanguardia. Solo con questa combinazione di osservazione e teoria gli scienziati potevano comprendere appieno lo stato fisico e dinamico dell'oceano, e quindi il suo ruolo nel clima, Wunsh ha scritto per il giornale Oceanografia nel 2009. Il consorzio, che venne chiamato Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO), è stata un'impresa imponente, inclusa una rete internazionale di ricercatori ed enti governativi per scambiare e analizzare miliardi di osservazioni oceaniche prese da tutti gli angoli del globo.

"Era come costruire un grande telescopio, " Dice Wunsh. "Questo è ciò che ECCO è stato."

Oggi, ECCO è ampiamente annunciato come il quadro fondamentale per comprendere il comportamento dell'intero oceano per i decenni a venire. Lo scorso mese, Wunsch e i suoi collaboratori hanno pubblicato una sorta di rapporto sui progressi compiuti da ECCO a The Bollettino dell'American Meteorological Society , dove descrivono in dettaglio il miglior record di circolazione oceanica fino ad oggi:una media di 20 anni di clima e circolazione oceanici, chiamata climatologia, che obbedisce alle leggi dei fluidi e include tutti i dati raccolti sugli oceani di tutto il mondo dal 1992.

Nell'articolo, "Un Dinamicamente Coerente, Climatologia oceanica multivariabile, " gli autori delineano i recenti aggiornamenti di ECCO e spiegano il profondo tesoro di informazioni che lo rende possibile, comprese le osservazioni di tutti i satelliti altimetrici che hanno volato dal 1992; dati di temperatura e salinità dai sensori di profondità, batitermografi consumabili, e i profili Argo; e, forse la cosa più affascinante, i dati raccolti tramite sensori su elefanti marini che si immergono in profondità.

Con un immenso volume di dati, diversi miliardi di osservazioni, Wunsch e i suoi collaboratori scrivono che il problema divenne presto come combinare i massicci set di dati e adattarli a un modello che rappresenterebbe un oceano tridimensionale in evoluzione nel tempo per decenni. casualmente, durante l'avvio di ECCO, era in corso uno sforzo parallelo al MIT, guidato da EAPS Cecil e Ida Green Professor of Oceanography John Marshall, sviluppare un nuovo modello di circolazione generale degli oceani, chiamato il modello di circolazione generale del MIT, che Wunsch ha adattato per diventare il motore dinamico di ECCO.

Comprensione dettagliata dell'accuratezza e della precisione di questa metodologia, includendo almeno qualche approssimazione a una stima dell'errore su tutte le scale, è "un'attività poco affascinante ma essenziale, " dice Wunsch.

Per quanto poco affascinante possa essere la metodologia, i risultati sono soluzioni eleganti che si adattano adeguatamente a quasi tutti i tipi di osservazioni oceaniche e che sono, contemporaneamente, coerente con il modello. Queste soluzioni vengono ora utilizzate per informare un'ampia gamma di ricerche, che vanno dalla variabilità oceanica, cicli biologici, fisica costiera, e geodesia. Alcuni studi hanno riguardato applicazioni più immediate, come prevedere il flusso fisico e mescolare i campi, che influenzano gli ecosistemi delle aragoste e del merluzzo. Altri offrono una migliore risoluzione in problemi di grandi dimensioni, come l'assorbimento del carbonio oceanico, innalzamento del livello del mare, previsioni del clima, e paleoclima.

Con ECCO, l'analisi di questi problemi non si limita più all'uso di singoli set di dati, e i ricercatori sono liberi dalle preoccupazioni che proprietà di base come il risparmio energetico vengano violate nell'analisi, dice Wunsch.

"È un lusso pensare al lungo termine, " dice. Ma, Aggiunge, è una necessità scientifica e sociale e richiede decenni in più di dati per andare oltre i 20-30 anni.

Oggi lo sforzo ECCO è la prova che sono possibili combinazioni modello-dati che guardano a scale temporali decennali e più lunghe, dice Wunsch. Ma gli obiettivi del consorzio non finiscono qui.

"Vogliamo che questa climatologia venga utilizzata per una maggiore varietà di scopi, e invitiamo l'uso e la critica del risultato da parte della comunità più ampia, " dice. Tutti i dati e il modello sono disponibili pubblicamente, Wunsch dice, e se qualcuno è interessato, tutto quello che devono fare è chiedere aiuto.

Wunsch, che è in pensione ma ha ancora un ufficio nel Green Building del MIT, dice con gioia che i suoi ex studenti e membri del gruppo hanno ora rilevato lo sforzo ECCO. Infatti, i coautori dell'articolo erano tutti una volta i consiglieri di Wunsch:il professore associato Patrick Heimbach dell'Università del Texas ad Austin, Principal Scientist Ichiro Fukumori del NASA Jet Propulsion Laboratory, e Rui M. Ponte di Ricerca Atmosferica e Ambientale (ARE), Inc.

Wunsch spera che la diffusione di ECCO alla prossima generazione di ricercatori lo renderà più resistente alle mutevoli tendenze politiche ed economiche. Perché capire come si sta comportando l'oceano in un clima che cambia, e come è probabile che cambi in futuro, richiede osservazioni ininterrotte dell'immensa complessità della circolazione oceanica.

"Non ci possono essere lacune nei dati, " disse Wunsh. "Gli spazi vuoti sono mortali."