卫星和大数据帮助拯救海洋

本文最初发表于360年耶鲁大学环境．

在过去的一个世纪里，猖獗的过度捕捞、严重的污染和失控的沿海开发给世界海洋带来了巨大的损失。

然而，现在全球海洋治理的两项重大进展正在悄然展开，这给人们带来了希望，即21世纪的头几十年将标志着一个转折点，人类可以开始修复全球海洋。

然而，一个关键问题仍然存在:新的以卫星为基础的先进技术，加上有关我们环境健康的在线数据的民主化，是否有助于确保这些积极进展发挥其保护海洋的潜力?

如果没有监控边界的系统，大型海洋保护区将只不过是巨大的纸公园。

第一个令人鼓舞的政策发展是世界各国建立规模空前的大规模海洋保护区的爆炸性运动。这些新提议的巨型海洋保护区中最大的一个，皮特凯恩群岛海洋保护区它比英国大3.5倍，比历史上海洋保护区的中值面积大10万多倍。在过去6年里创建或宣布的19个巨型海洋保护区的面积将比以前创建的所有海洋保护区都要大。目前正在考虑的几个大型海洋保护区将增加77.5万平方英里的海洋保护区。

第二个关键进展是，联合国正在起草一项条约，该条约将首次管理公海上的生物多样性。公海是各国200英里专属经济区以外的区域。即将到来的联合国公海条约将为这片比美国大22倍的海域制定新规则。这些新条例的重点是保护海洋生物多样性、建立国际海洋保护区、评估共享海洋遗传资源的过程以及有效开展环境影响评估。

这些大胆的新政策表明，决策者最终决心采取那种激进的行动，以领先海洋工业化一步——这是我们在陆地工业化时未能做到的。

这个问题远远超出了工业规模的捕鱼。最近的创新和技术发展使农业、采矿、发电甚至数据中心管理等行业都有可能在水下进行。这种大规模加速海洋新用途的范围和意义怎么强调都不过分。

例如，2014年，人们开始食用更多的渔场鱼类，而非野生鱼类——这是我们在陆地上从狩猎野生食物到养殖的历史性转变的海洋重演。在大约40万平方英里的深海生态系统中，已经有人主张开采权。

大规模扩大海洋保护区和显著改善国际海洋治理的运动非常令人兴奋。但这两种重要的政策运动都有一个致命弱点:只有确保人们真正遵守法律，法律才有意义。这些新政策覆盖了如此广阔的区域，使得船只、飞机和其他传统的海洋观测方式像六分仪一样过时。

如果没有系统来监视它们的边界，大型海洋保护区将只不过是巨大的纸公园。同样，我们通过新的联合国条约控制公海生物多样性开发的努力只有在我们不是对这片辽阔而遥远的海洋正在发生的事情视而不见的情况下才会有效。

卫星接口传感器和数据处理工具让我们可以像跟踪优步出租车一样轻松地监视船只。

但是，正如技术创新正在加速海洋的快速发展一样，高科技解决方案也可能是确保海洋工业革命负责任地、明智地向前发展的关键。这些进步，如果不仅掌握在政府手中，而且掌握在研究人员、公民科学家和环保组织手中，就预示着一个新时代的到来，在这个新时代里，我们可以积极地观察和负责任地规划世界海洋的动态。

一个重要的解决方案在于使用卫星接口传感器和数据处理工具，这些工具开始让我们能够像跟踪城市里的优步出租车一样轻松地观察船只如何使用海洋。和飞机一样，越来越多的船只携带传感器，公开传送它们的位置，这样它们就不会相互碰撞。我们可以利用这些相同的安全数据流来探测工业捕鱼的集中地，观察海底采矿勘探的开始，观察货船如何与鲸鱼迁徙路径重叠。

海洋不是一个数据黑洞，我们的新挑战是找出方法，智能和有效地筛选涌入的数十亿数据点。幸运的是，新的智能算法可以帮助从这片大数据的海洋中识别出特定类型的船舶行为。船只会留下独特的行为指纹。例如，围网渔船在设置渔网时绕着鱼群打圈，而长线渔船则沿着它们设置的渔具直线来回移动。

在《科学》杂志最近的一份报告中，非营利组织的同事全球渔业看作为基里巴斯国家，我监测了进展情况关闭了一部分海洋加州大小的地方可以捕鱼经过六个月的观察，我们高兴地看到，除了一条以外，所有的船都去别处捕鱼了。我们的小组还绘制了太平洋公海上围网捕鱼船的活动图，首次公开展示了在联合国公海公约可能考虑设立国际保护区的区域内捕鱼活动的发生地点。

摆在面前的一个关键问题是，各国政府是否会意识到这些新数据的价值，并根据科学界的呼吁采取行动，要求更多的船只携带这些观测传感器，并正确使用它们。

我们估计，全世界大约70%的大型渔船已经配备了这些公开可访问的跟踪系统。不幸的是，一些船长在离开港口后将该工具关闭，或未能将正确的船舶识别信息输入系统，误用了该工具。

所有这些违规问题都很容易被大数据处理发现。如果政治意愿能够集中起来堵住这些漏洞，这些观测技术将为我们现在黑暗的海洋带来巨大的光明。

与这些船舶跟踪卫星一起在太空轨道上运行的是另一批快速增长的纳米卫星，它们不断地为地球拍摄高分辨率的照片。这项技术有望成为海洋观测领域的一个重要补充。照顾这些小电子眼群的小组的目标是能够每天拍摄整个地球的高分辨率快照。

成像卫星的功能就像太空中的红灯相机，可以在海上为违法者拍照。

这些新的成像卫星可能很快就能让海洋生态学家、海洋保护组织和海洋公园管理人员开始近乎实时地搜索保护区的船只，监测沿海红树林每周(甚至每天)的损失，并记录对珊瑚礁的滥用，如疏浚。

有了远见，来自船只跟踪系统的情报最终可能会与这些成像卫星相互连接，使它们能够像天基红光相机一样工作，在海上发生违法行为时捕捉照片。

并非所有的下一代海洋观测都必须建立在外层空间。一系列令人兴奋的海洋监测新技术越来越多地可用，也可能是有用的。无人机开始用于沿海水域巡逻。无人机舰队可能会效仿，帮助监测海洋资源的健康状况和捕捞者的行为。也可以部署基于海岸和飞机的雷达和声学记录器来监听船只的噪音。

对有效监测和控制海洋工业化至关重要的是这种新的海洋观测数据的民主化。关于海上发生的事情的可靠情报过去只属于船长的职权范围。

现在，任何人都可以用手机关注海洋中最偏远的地方。例如，全球渔业观察组织(Global Fishing Watch)今年发布了一款产品，任何人都可以免费查看并与全球各地的渔业数据进行互动。地球实验室这家初创公司管理着最大的地球观测微卫星星座，最近发布了一个不断更新的免费图书馆全加州的图像-包括河口、海湾、海带森林和近岸水域。

在我们进入改善海洋管理和试图管理越来越大的海洋区域的新时代之际，我们面临的挑战是确保我们的新政策切实得到执行。这里的风险很高。如果我们想要帮助海洋继续提供大量的食物、能源和奇迹，我们就必须让这些新兴的保护区和条约发挥作用，而且我们必须尽快这样做。