我国布放400余海洋剖面浮标服务国际社会

2019年01月07日 10:50中国海洋报

近日,从美国圣地亚哥召开第十九次国际Argo资料管理组年会上传来消息,自1999年国际Argo计划在全球布放第一个Argo浮标以来,至今已经陆续投放了约15000个浮标,全球Argo实时海洋观测网中活跃浮标总数已经接近4000个,为国际社会提供了200万幅来自深海大洋的海洋环境图像。


我国于2002年正式加入国际Argo计划,Argo数据在我国海洋和大气领域得到广泛应用,截至2018年9月底,我国在太平洋、印度洋以及南大洋、地中海等海域累计布放了423个剖面浮标,获得了50000余条温度、盐度剖面和6700多条溶解氧剖面。

收集海洋信息的“神器”

地球70%以上的面积被海洋覆盖,海洋调节着全球气候和水循环,储存着大量二氧化碳和热量。台风、暴雨、干旱等影响巨大的天气事件都与海洋息息相关。

过去,科学家们观测海洋主要依靠调查船、锚系浮标等传统装备。难以在恶劣的海况中进行长期监测,卫星遥感技术则只能监视海洋表面,无法探测海面以下的海水温度、盐度和洋流变化。

“利用Argo浮标对遥远海域进行连续的剖面观测,可以帮助科学家更好地了解海洋和天气状况,及其长期变化趋势。”自然资源部第二海洋研究所研究员、中国Argo计划首席科学家、国际Argo指导组成员许建平说。

Argo浮标是一种圆柱体的自沉浮装置,长约1.5米、重45公斤左右。投放入海后,浮标会自动下潜至1000米水深,随着洋流漂移若干天(一般为10天),再次下潜1000米,抵达2000米深度后慢慢上升,回到海洋表面,并在上升过程中利用自身携带的电子传感器,逐层测量海水的温度、盐度等数据。

从海面到2000米水深范围内,每个浮标可以收集到至少70层、最多上千层的垂向观测数据,科学家将此称作一条“剖面”。当浮标到达海面后,会自动将这条剖面的数据发送给卫星,并由卫星给这条剖面确定位置,再通过卫星地面接收站将观测到的剖面数据和定位信息转送给浮标用户。之后,浮标会再次下潜,进入下一个观测循环,如此周而复始,在茫茫大海上自动运行4年~5年,直到浮标自带的电池耗尽为止。通常一个浮标在其生存期内可以获得140条~180条剖面。

由这些Argo浮标收集的海洋信息,可在24小时内通过卫星和互联网传递给遍布世界各地的科学家。

助力海洋精细化预报

国际Argo计划建立的“全球Argo实时海洋观测网”是由大气、海洋等领域的科学家于1998年推出的全球海洋观测试验项目,旨在解决获取海面以下海洋环境数据的难题,快速、准确、大范围地收集全球海洋上层的海水温度、盐度剖面资料,以提高预报精度,有效防御气候灾害。

Argo观测网是全球海洋观测系统的重要组成部分。为掌握全球和区域海平面、海洋热含量、海洋酸化和缺氧的快速演变趋势,迫切需要不断监测具有足够时空分辨率的全球物理海洋和生物地球化学环境要素的变化。随着Argo观测网的不断升级,人们对海洋、气候变化的评估能力和认识不断提高,并通过改进分析预报模型及参数,进一步提升对海洋和天气、气候的业务化预测水平,从而更好地监控气候变化和海洋生态系统状况。

海洋热量、淡水和生物地球化学等观测资料的实时同化,还能进一步提高短期预报水平,这对农业、水产养殖业、渔业、海洋石油和天然气等气候敏感产业的持续发展至关重要。

海洋吸收了气候系统90%以上的热量,其中75%和15%分别储存在2000米以上和2000米以下的水层中。科学家利用Argo数据可以准确地估算海洋热含量及其分布与变化,还可以用来估算因海水热膨胀对全球海平面上升造成的影响。

Argo浮标是台风海域现场观测的有效手段。其数据被世界各地气象和海洋环境预报中心应用。研究人员将Argo浮标收集到的实时海洋次表层数据,放进数值模式或预测模型中,使得预测预报的准确度有了明显提高。

我国积极参与“Argo计划”

目前,全球参与国际Argo计划的国家和团体达到40个,其中约18个国家在后勤保障和布放船只等方面给予了长期支持。国际Argo指导组联合主席苏珊指出:“没有世界各国的通力合作,国际Argo计划就难以取得现在的成就”。

我国于2002年1月正式加入国际Argo计划,成为继美国、法国、日本、英国、韩国、德国、澳大利亚和加拿大之后第9个加入该计划的国家。

截至2018年9月底,中国在太平洋、印度洋及南大洋、地中海等海域累计布放了423个剖面浮标,获得了50000余条温度、盐度剖面和6700多条溶解氧剖面,并维持了一个由100多个浮标组成的中国Argo大洋观测网,我国Argo实时海洋观测系统基础平台已经成为全球Argo实时海洋观测网中的重要组成部分。

加入国际Argo计划当年,中国Argo实时资料中心在杭州建立,并在国际上率先提出利用船载温盐深仪观测的现场剖面资料校正Argo资料的技术和方法,建立了针对不同类型剖面浮标的数据接收与解码、校正处理与质量控制、交换分发与共享服务系统,有效提高了Argo资料的质量,满足了国际Argo计划提出的观测精度要求,使得我国成为国际上9个有能力向全球Argo资料中心提交经实时、延时质量控制资料的国家之一。

2015年,我国在浙江杭州创建“北斗剖面浮标数据服务中心”,该中心具备大批量接收、处理和分级分发北斗剖面浮标观测数据的能力,并实现了业务化运行,可以确保观测资料的质量及其可靠性和一致性。不仅实现了我国海洋观测仪器用于国际大型海上合作调查计划“零”的突破,也使该中心成为世界上3个有能力为全球Argo观测网提供剖面浮标观测数据服务的国家平台之一。北斗卫星导航系统也因此成为服务于全球海洋观测网的3大卫星系统之一。

我国经质量控制的Argo数据及其研制的衍生数据产品,供国内外用户免费下载共享,已被广泛应用于我国海洋和天气、气候科学领域的基础研究及预测预报中,在改进和提高预测预报模拟效果和精度上起到了举足轻重的作用。

(作者:吴晓芬 孙朝辉)

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