Abstract

The oceans play a pivotal role in the earth system matrix and will thus be a critical component of future earth system research. This research will be driven by both technological advances and the need for an interdisciplinary approach. The scale (both spatial and temporal) of ocean-related problems often requires expensive, large-scale, international programs. These programs are evolving into interdisciplinary looks at manageable sub-components of the system including: 1) investigations of global patterns of ocean and atmosphere circulation through networks of moorings, satellites and drifting sensors (e.g., World Ocean Circulation Experiment), 2) investigations of the role of the oceans in the global C0₂ system through deployment of sophisticated chemical and biological sensors, satellite observations, and flux measurements (e.g., Joint Global Ocean Flux Study), 3) establishment of a global database of high-resolution paleoclimatic time-series for investigations of the response of the earth/atmosphere system to known forcing functions and to changes in boundary conditions (e.g., Ocean Drilling Program (ODP) and Nansen Arctic Drilling paleo-oceanography), 4) investigations of mid-ocean ridge dynamics and the complex and linked processes of magmatism, hydrothermal circulation, vent community development and lithosphere evolution (e.g., RIDGE and ODP crustal drilling). Additionally, new developments in acoustic sensors and signal processing will greatly enhance our ability to image the oceans and the sea floor, and advances in data collection and data dissemination (networking) will significantly change the way we do global science. Arrays of autonomous sensors, satellite links, and global data networks may eventually reduce the cost of large-scale ocean-related research programs. Canada must be well-positioned both to contribute to, and to benefit from, these programs. Our challenge will be to ensure that the mechanisms (and funding levels) are available to support Canadian participation without compromising the efforts of the talented researcher who prefers to work independently, and to find the means to train excellent "earth system scientists" without compromising the high levels of specialized expertise needed to explore even small components of the system. Résumé Les océans jouent un rôle central dans lécheveau des réactions du système-Terre (la Terre comme un ensemble organisé), et à ce titre seront un sujet de première importance dans les prochaines recherches sur le système-Terre. Ces recherches seront réalisées grâce à des percées technologiques, et naîtront de la nécessité d'approches interdisciplinaires. L'échelle même des problèmes reliés aux océans, aussi bien temporelle que spatiale, requière l'élaboration de programmes internationaux de grande envergure et coûteux. En ce moment, ces programmes évoluent vers des approches qui portent sur dessous-composantes du système — leur dimension les rend plus facile à gère — et qui comprennent: 1) l'étude des patrons de circulation dans l'atmosphère et dans les océans au moyen de réseaux de capteurs qui sont ammarrés, dérivants, ou embarqués sur satellites. Par ex. l'Expérience sur la circulation océanique mondiale; l'étude du rôle des océans dans le cycle planétaire du C0₂, grâce au déploiement de capteurs chimiques et biologiques perfectionnés, de satellites d'observation, et à des mesures de flux. Par ex. Joint Global Ocean Flux Study (étude conjointe des flux océaniques du globe); la création d'une base de données à l'échelle du globe de suites paléo-climatiques très précises et définies en fonctions du temps, afin d'étudier la réponse du système terre-océans (continents et océans comme système) à des fonctions de forçage connues, de même qu'à des changements des conditions ambiantes à l'interface. Par ex. le Programme de sondage des fondsmarin (PSDFM) et le Nansen Arctic Drilling (projet de sondage du plateau polaire à Nansen); l'étude de la géodynamique des rides mid-océaniques ainsi que des géomécanismes complexes du magmatisme, de la circulation des fluides hydrothermaux, de la mise en place de réseaux d events volcaniques, et de l'évolution de la lithosphère. Par ex. les projets de RIDGE et du PSDFM). De plus, les développements récents dans les domaines des capteurs acoustiques et du traitement des signaux amélioreront grandement nos capacités à mettre les océans et les fonds océaniques en image. Également, les progrès dans les techniques de cueillette et de dissémination des données (leur mise en réseau) changeront considérablement nos façons de traiter des problèmes scientifiques globaux. Les ensembles de capteurs autonomes, les liaisons par satellites, et les réseaux planétaires de données pourraient entraîner une réduction de coût des grands programmes de recherches surles océans. Le Canada doit s'assurer de participer à ces grands programmes et de profiter de leurs retombées. Notre défi consistera à nous assurer que les mécanismes ainsi que les moyen definancement seront disponibles pour assurer la participation canadienne sans pour cela entraver les efforts de chercheurs talentueux qui préféreraient travailler de façon indépendante. Nous devrons également trouver les moyens de former des «scientifiques du système-Terre» sans que cela ne compromette l'existence des spécialités nécessaires à l'étude de quelques composantes particulière du système.