Hoe drijvende boeien ons meer vertellen over de oceaan dan je zou denken

Duizenden kleine meetinstrumenten drijven rond in onze oceanen. Ze meten temperatuur, zoutgehalte en stroming, dag en nacht, jaar in jaar uit. Toch dekken ze maar een piepklein deel van de oceaan. Hoe kunnen wetenschappers dan toch betrouwbare uitspraken doen over het hele systeem?

Het antwoord ligt in slimme statistiek. Een onderzoeksteam beschrijft in een nieuwe publicatie hoe wiskundige modellen helpen om van schaarse metingen tot een compleet beeld van de oceaan te komen.

Twee soorten meters

De oceaan wordt in de gaten gehouden door het Global Ocean Observing System, een wereldwijd netwerk van meetinstrumenten. Twee typen spelen daarin een hoofdrol.

Het eerste type zijn profiling floats: drijvende sondes die op en neer bewegen tussen het zeeoppervlak en grote diepte. Ze meten onderweg temperatuur en zoutgehalte. Dit netwerk heet het Argo-programma, vernoemd naar het schip Argo uit de Griekse mythologie.

Het tweede type zijn surface drifters: boeien die aan het oppervlak meedrijven met de stroming. Ze laten zien hoe water zich over de oceaan verplaatst. Dit gebeurt binnen het Global Drifter Program.

Het probleem is dat beide netwerken maar een fractie van de oceaan daadwerkelijk meten. De oceaan is enorm, en de metingen zijn verspreid in tijd en ruimte, soms dicht bij elkaar, soms ver uit elkaar. Je kunt het vergelijken met het proberen te begrijpen van het weer in heel Nederland met maar een paar honderd thermometers, willekeurig verspreid en steeds op andere plekken.

Twee manieren van kijken

Om toch iets zinnigs te zeggen over wat er tussen de meetpunten gebeurt, gebruiken onderzoekers twee verschillende "referentiekaders", manieren om naar de data te kijken.

Bij de eerste manier, Eulers aanpak genoemd, kijk je naar vaste locaties in de oceaan en bekijk je hoe metingen daar door de tijd veranderen. Dit past goed bij de Argo-sondes, die weliswaar bewegen maar relatief gebonden blijven aan een gebied.

Bij de tweede manier, de Lagrangiaanse aanpak, volg je juist het water zelf, waar het ook naartoe stroomt. Dit sluit beter aan bij de surface drifters, die immers met de stroming meebewegen.

Door deze twee aanpakken te combineren met ruimtelijke en tijdsgebonden statistische modellen, kunnen wetenschappers voorspellingen doen en beslissingen onderbouwen, ook op plekken waar nooit direct gemeten is.

Betere statistische modellen leveren uiteindelijk wel iets heel praktisch op: nauwkeurigere klimaatvoorspellingen. Hoe beter we met schaarse data omgaan, hoe betrouwbaarder beslissingen zijn die daarop gebaseerd worden, van scheepvaartroutes tot klimaatbeleid.

Bron: Statistical Oceanography of Profiling Floats and Surface Drifters