全球Argo实时海洋观测网建设及应用进展-中国Argo实时资料中心
Argo全球剖面浮标系列-中国Argo实时资料中心
Argo计划及其面临的技术问题1郭明编译（国家海洋局第二海洋研究所，杭州，310012）Argo，一个大范围的全球温盐剖面浮标观测网，已被计划作为海洋观测系统的一个重要组成部分，并已于2000年开始投放浮标，目前尚在建设之中。
实际上，Argo计划是基于现存的海洋上层热量观测系统，并对其在时间、空间、观测深度和准确性上进行了扩展，同时还增加了对盐度和速度的观测。
命名Argo，主要是为了强调全球浮标网与Jason高度计任务的密切关系，这是第一次人们可以几乎实时地系统测量和收集上层海洋的物理状态信息。
1Argo的诞生和设计全球剖面浮标观测网是在如下三方面技术的最新发展促使下诞生的，从而使得海洋和气候科学迈出了关键的一步。
（1）可以利用每隔10天测量全球海面高度一次的高精度卫星高度计资料建立了一个令人信服的现场实测数据库，但这个数据库需要有效的解译和补充海面地形。
（2）剖面浮标技术的发展使得它可以在常规条件下，在全球任何海区对海洋物理性质进行观测。
这是最重要的一点，因为这意味着在海陆空三维气候系统中，主要被海洋变化所左右的热量与淡水的贮存，将可以第一次被准确的测量出来。
（3）数据同化技术的成熟(包括硬件及软件的发展)使我们可以在把水下数据和遥感所得海面数据结合在一起。
这些数据包括风力（由散射计观测）、海平面变化和次表层要素等。
因此，在综合的卫星遥感系统和强有力的数据同化技术的支持下，使得实施全球次表层海洋观测网无论在科学上还是在运行中都具有广泛的优越性。
1本工作得到国家重点基础研究发展规划项目G1998040900第一部分和G1999043805以及国家海洋局的共同资助。
另外需强调的是，Argo并非一个完美无缺的现场观测系统。
它的目标是提供大尺度空间范围及时间尺度在数月以上的覆盖全球大洋上层的海洋资料。
该系统的这空间分辨率不足以用来计算边界流，而且其时间取样对于研究赤道波导也是不够的。
此外，浮标的设计深度只有2000m，故全球浮标观测网必须采用其他有效的手段给予补充。
中国Argo浮标实时资料
中国Argo浮标实时资料卫星高度计数据集。
对高度计资料的光谱分析表明，全球海面距平变化，有半数波长小于1000km。
如果感兴趣的气侯信号包括所有大于1000km的波长，那么以每隔3个经纬度布设的浮标观测网将能够分辨出这些信号，其信噪比约为3:1。
研究还发现，测高谱中半功率点随纬度的改变而变化，它的波长从热带处的1300km到北纬50oN处变为700km。
世界海洋环流实验水文资料中的气候信号。
通过WOCE 水文资料与早期资料的对比发现，在北大西洋副热带海域中存在大范围的、十年时间尺度变化的中层变暖现象。
实验还表明，这些海盆尺度的变化信息可以从间隔3个经纬度分布的剖面浮标网资料中提取出来。
数据同化模式应用。
事实上，模拟与纯数据分析对观测资料的要求并没有明显区别。
模式是以数据为基础，它需要相应的比较场进行严格的模式测试。
而数据同化模式则需要大量的资料，以确定单点测量与模式平滑场连接的统计学特性。
此可见，“阿尔戈”观测网的布点既不能太稀疏，也不可能太密集。
故最终选择了在全球海洋中布放3000个浮标，观测深度为20XX米的设计目标。
考虑到卫星高度计的光谱空间尺度随着纬度的增加会缩短的事实，要求在高纬度海区增加浮标的布放密度，而在赤道海域则可稀疏一些。
即在北纬60oN以北海域，其浮标的布设密度要比赤道海域增加2倍。
但就平均而言，Argo观测网将每隔约3个经纬度布设一个浮标、总计约3000个Argo剖面浮标组成。
“阿尔戈”海洋观测网建设在20XX年3月20－22日召开的第三次国际Argo科学组会议上,澳大利亚和美国宣称已率先在东印度洋和东太平洋施放了21个Argo浮标，从而正式拉开了Argo全球海洋观测网建设的序幕。
至20XX年3月，世界上已经有14个国家和团体加入国际Argo计划，并已在太平洋、印度洋和大西洋等海域投放了337个Argo浮标，这些浮标主要世界上12个国家和团体施放。
从图中可以看出，Argo浮标的区域分布为：大西洋最多，其次为太平洋和印度洋，南大洋几乎无人问津。
ARGO资料实时模式质量控制技术报告
ARGO资料实时模式质量控制技术报告1. 引言ARGO是一种海洋观测系统，它由一系列自动漂浮装置组成，可以实时收集海洋数据。
为了保证ARGO资料的质量，需要对其进行实时模式的质量控制。
本报告将介绍ARGO资料实时模式质量控制的技术。
2. ARGO资料实时模式ARGO资料实时模式是指对ARGO装置的测量数据进行实时质量控制，确保数据的准确性和可靠性。
实时模式的质量控制主要包括数据异常检测、数据修正和数据筛选三个过程。
2.1 数据异常检测数据异常检测是实时模式质量控制中的第一步，其目的是检测并排除异常数据。
常见的异常数据包括测量仪器故障、接触干扰、环境噪声等。
为了检测异常数据，可以利用统计方法、模型分析和专家经验等进行判断和识别。
2.2 数据修正数据修正是指对异常数据进行修正，恢复其准确性。
修正方法可以采用插值、外推和模型拟合等技术，根据异常数据的特点选择合适的修正方法。
2.3 数据筛选数据筛选是通过对数据的质量评估，将质量不合格的数据剔除，保留质量较好的数据。
数据筛选可以利用阈值、质量评估指标等标准进行判定。
3. ARGO资料实时模式质量控制技术ARGO资料实时模式质量控制技术包括数据异常检测技术、数据修正技术和数据筛选技术。
下面将分别介绍这些技术的原理和方法。
3.1 数据异常检测技术数据异常检测技术通常基于统计方法和模型分析。
统计方法包括均值、标准差、离群点检测等，可以通过分析数据的分布特征来判断是否存在异常数据。
模型分析主要基于建立观测模型，通过对模型残差的分析来检测异常数据。
3.2 数据修正技术数据修正技术根据异常数据的特点选择合适的修正方法。
常见的修正方法包括插值、外推和模型拟合。
插值方法可以通过填补异常值的前后数据来修正异常值。
外推方法可以根据数据的趋势进行修正。
模型拟合方法通过建立观测模型，利用模型对异常数据进行预测和修正。
3.3 数据筛选技术数据筛选技术可以通过阈值、质量评估指标等标准判定数据的质量是否合格。
全球有缆海底观测网介绍
全球有缆海底观测网介绍全球海底观测网（Global Ocean Observing System，GOOS）是一个由各个国家合作组成的全球性项目，旨在收集和分析海洋数据，以改善对海洋环境和气候变化的理解。
GOOS的目标是为全球决策制定者、科学家和公众提供准确和时效的海洋数据，以支持可持续海洋管理和保护。
海底观测网是GOOS的一个关键组成部分，通过在全球范围内布设多种类型的仪器和传感器，收集有关海洋物理、化学、生物和地球系统的数据。
这些数据通过卫星、海底电缆和其他电信设施传输到数据中心，供科学家和决策制定者使用。
海底观测网通常由多个浮标、探测器和传感器组成，用于测量各种海洋参数，如水温、盐度、水流速度、溶解氧浓度、海洋酸化水平和沉降物等。
这些观测设备可以定期或连续测量，并将数据传输到陆地上的数据中心。
海底观测网的主要目标之一是监测海洋环境的变化，以检测海洋酸化、海平面上升、海洋生物多样性损失和其他环境问题。
这些数据对于了解气候变化的影响、预测海啸和海洋风暴以及管理渔业资源等方面至关重要。
目前，全球海底观测网的布设主要依赖于两种技术：卫星通信和海底电缆。
卫星通信可以通过卫星传输数据到地面站点，但存在数据传输速度慢、数据延迟和覆盖范围有限等问题。
海底电缆作为海洋数据传输的另一种技术，能够提供更高速的数据传输，但需要在海底布设大量的电缆。
这些电缆通常由光纤传输数据，能够提供高质量和高速度的数据传输。
海底电缆还可用于传输电力和通信信号，具有多种功能。
全球海底观测网的建设和运营需要各国政府、科研机构、大学和企业等多方合作。
各国可以共享装备、技术和数据资源，共同推进全球海洋观测研究。
此外，国际合作也能提高海底观测网的覆盖范围和数据质量，实现全球范围内的数据互通和标准化。
尽管全球海底观测网在海洋科学和气候研究方面具有重要意义，但仍面临着一些挑战。
首先，海底观测设备的布设和维护成本较高，需要足够的经费和技术支持。
全球Argo计划进入全面实施阶段-中国Argo实时资料中心
全球海洋观测计划(Argo)进入全面实施阶段1许建平1、2）朱伯康1）编译（1、国家海洋局第二海洋研究所，杭州310012）（2、国家海洋局海洋动力过程与卫星海洋学重点实验室，杭州310012）在2001年3月20－22日召开的第三次国际Argo科学组会议上,澳大利亚和美国宣称已率先在东印度洋和东太平洋施放了21个Argo浮标，从而正式拉开了Argo全球海洋观测网建设的序幕。
在本次会议上,有14个国家和团体表示愿意提供浮标，并参与Argo计划。
到2001年未，全球即将布放或已经布放的Argo 浮标有871个。
未来三年内有计划布放的Argo浮标为2009个，累计浮标总数已达2880个(表1)，与Argo计划当时设想的在全球大洋中布放3000个浮标的目标已相距不远。
此外，丹麦、挪威等国也表示将提供浮标参与Argo计划；而日本、韩国等国表示若能继续争取到资金支持，其提供的浮标数量还会有所增加。
由些可见，Argo计划已经愈来愈受到沿海各国政府和团体的重视。
表１各国Argo浮标统计单位：个1本工作得到国家重点基础研究发展规划项目G1998040900第一部分和G1999043805以及国家海洋局的共同资助。
现将各国或团体在本次会议上提交的参与国际Argo计划的具体方案和设想介绍如下，以便对国际Argo计划的实施和进展情况有一全面了解。
1.美国美国的Argo计划是由美国联邦机构间的国家海洋合作计划（NOPP）资助的。
该计划目前是由美国的浮标联合协会组织实施，该协会由5个研究机构，即斯克里普斯海洋研究所（SIO）、伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）、华盛顿大学（UW）、美国国家海洋与大气局大西洋海洋学与气象学实验室（NOAA/AOML）和美国国家海洋与大气局太平洋气象学环境实验室（NOAA/PMEL）等组成。
浮标的生产制造、施放和资料系统运行等工作均由这些研究机构协作完成。
在美国Argo计划实施的头两年中（即1999和2000财政年度），NOPP已资助了187个浮标，同时还包括技术改进和资料系统研制的经费。
ARGO剖面浮标投放经验总结-中国Argo实时资料中心
PROVOR型剖面浮标检测及布放*孙朝辉1，2，童明荣1，刘增宏1，2（1.国家海洋局第二海洋研究所，杭州310012;2. 国家海洋局海洋动力过程与卫星海洋学重点实验室，杭州310012）摘要：本文详细介绍了ARGO全球海洋观测网建设中常用的一种剖面浮标，即PROVOR型浮标，在布放前的检测过程，以及海上布放的步骤和注意事项等，以便为日后大规模布放ARGO剖面浮标提供借鉴。
关键词：ARGO；PROVOR；浮标；检测；布放一、引言国际ARGO计划设想用3～5年（2000～2004年）的时间，在全球大洋中每隔300 km布放一个ARGO浮标，总计为3000个，组成一个庞大的ARGO全球海洋观测网，以便快速、准确、大范围地收集全球海洋0-2000 m上层的海水温度和盐度剖面资料。
ARGO浮标的设计寿命为3～5年，最大测量深度为2000 m，会每隔10～14天自动发送一组剖面实时观测数据。
有关国际ARGO计划和各国ARGO计划的实施进展情况，文献[1]有详细介绍，在此不再赘述。
随着国家基础研究重大项目前期研究专项“我国新一代海洋实时观测系统（ARGO）－大洋观测试验网”的批准实施，标志着我国ARGO计划全面启动，在今后几年内我国将陆续布放100~150个ARGO浮标。
鉴于ARGO剖面浮标是一种新颖的海洋观测设备，国内对此种浮标的布放还缺乏经验，而它抛弃式使用的特性又决定了对其正确检测和正确布放的重要性。
为了保证浮标能够在海上长期（3～5年）正常工作，并能获得可靠的观测资料，作者利用参加“我国新一代海洋实时观测系统（ARGO）—大洋观测网试验”项目两个航次期间，所取得的浮标检测和布放经验，在此作一全面介绍，以便为日后大规模布放浮标提供借鉴。
二、浮标检测程序目前，ARGO全球海洋观测网建设使用的剖面浮标主要有两种类型，一种是由美国Webb公司研制的APEX型浮标，另一种则是由法国Martec集团公司下属的加拿大Metocean分公司生产的PROVOR型浮标。
Argo计划实施状态报告
附件三：中国Argo计划实施状态报告中国Argo计划实施状态报告中国Argo计划执行现状中国Argo计划的实施得到了国家科技部、国家海洋局和国家自然科学基金委员会等部门的支持，但到目前为止，还只是以项目的形式给予资助，其支持的力度还十分有限。
为此，来自国家海洋局、国家气象局和中国科学院的海洋和大气科学家们正在呼吁国家设立专项给予长期支持。
1、浮标投放2002年以来，中国已经在西北太平洋和东印度洋布放了35个Argo浮标（其中2006年在西北太平洋海域布放6个），目前仍有12个浮标在海上正常工作（图1）。
其中APEX 型浮标20个，PROVOR型15个，统计得到的浮标成活率如图2所示，APEX型浮标平均寿命为52个周期，而PROVOR型平均寿命只有25个周期。
Fig.1 Locations of deployed (blue dots) and currently operating (red dots) Argo floats.Fig.2 Survival rate estimated from all Argo floats (red), APEX (yellow) andPROVOR (black) as of 19 January 2007.2、遇到的技术问题在中国Argo计划已投放的浮标中，主要遇到如下3类技术问题：（1）能量衰竭（energy flu）20个APEX型浮标中，有2个浮标发生了能量衰竭，其观测的剖面数分别为56个和91个。
（2）Druck压力传感器问题（Druck pressure transducer problem）20个APEX型浮标中，有2个浮标发生了Druck压力传感器问题。
（3）未知原因15个PROVOR型剖面浮标中，有6个浮标在观测了几个剖面后突然失踪（通讯中断），其原因不得而知。
Argo剖面浮标的实际工作时间（平均1－2年）与浮标设计寿命（4－5年）的较大差距，一度影响到管理部门对Argo计划的信心。
中国Argo浮标实时资料
中国Argo浮标实时资料中国Argo计划自2002年初组织实施以来，已经在西北太平洋和印度洋海域布放了81个Argo剖面浮标（见下图）。
为了满足本项目相关研究课题和国内其他用户的迫切需求，我们借助国内便捷的宽带网技术，每天直接从位于法国图卢兹的Argos资料服务中心索取由我国布放的Argo剖面浮标的实时观测资料，并经实时质量控制后，在此发布并及时（24小时内）更新。
欢迎提出改进意见和建议。
点击这里获取中国Argo浮标实时观测资料（Access to Real-time Argo profile data)点击获取中国及全球Argo浮标观测资料(FTP Access to Argo profile data)中国Argo计划简介中国计划在2002-2005年期间投放100-150个Argo浮标，以便建成一个大洋局域观测网。
以后则每年投放20-30个浮标，以维持该局域观测网的正常运行。
中国Argo计划的总体目标是，通过引进国际上新一代、先进的沉浮式海洋观测浮标（即Argo剖面浮标），施放于邻近我国的西北太平洋海域（少量浮标将视情形布放到东印度洋和南大洋海域），建成我国新一代海洋实时观测系统(Argo)中的大洋观测网，使中国成为国际Argo计划中的重要成员国。
同时能共享全球海洋中3000个Argo浮标资料，丰富我国海洋和气象界承担的相关研究项目的资料源，并为该系统的近海观测网建设提供强有力的技术支撑，即通过大洋观测网建设，以此来了解和掌握该高新海洋观测技术的性能和特点，走技术引进、消化吸收和自行研制之路，使未来大洋观测网的维持由国产Argo浮标代替，而近海观测网则完全采用国产Argo浮标组成，最终建成我国自成系统的海洋实时观测网络，为我国的海洋研究、海洋开发、海洋管理和其它海上活动等提供实时观测资料和产品。
中国Argo计划组织管理结构项目介绍•中国Argo计划简介•Argo大洋观测网试验•太平洋—印度洋暖池的Argo浮标观测研究•基于全球实时海洋观测计划(Argo)的上层海洋结构、变异及预测研究•西北太平洋Argo剖面浮标观测及其应用研究Argo大洋观测网试验项目名称我国新一代海洋实时观测系统（Argo）-大洋观测网试验项目委托部门中国科学技术部基础研究司项目依托部门国家海洋局科学技术司项目依托单位国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海洋动力过程与卫星海洋学重点实验室项目负责人许建平（国家海洋局第二海洋研究所研究员、国际Argo科学组成员）项目参加单位国家海洋局第一海洋研究所国家海洋信息中心国家海洋局第三海洋研究所国家海洋预报中心中国气象科学研究院国家海洋技术中心中国科学院南海海洋研究所项目参加人员陈英仪张人禾华锋许东峰纪风颖吴日升张建华殷永红陈显尧刘增宏廖康明马继瑞毛庆文余立中项目执行时间2002年1月至2003年12月试验内容•在西北太平洋附近海域布放16个Argo剖面浮标；•了解和掌握Argo剖面浮标这一高新海洋观测技术的性能和特点；•探索Argo剖面浮标数据实时接收，以及数据处理的流程和方法；•开展Argo资料在海洋、天气业务化预报中的试应用研究；•进行Argo资料同化技术研究，建立Argo数据库；•创建中国Argo信息网页；•建立Argo浮标资料管理与服务网络系统。
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全球A rgo实时海洋观测网建设及应用进展朱伯康1,许建平1,2(11国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;21卫星海洋环境动力学国家重点实验室,浙江杭州 310012)摘 要:为了使各国政府、部门管理人员和科技工作者了解国际A rgo计划的实施进展,以及帮助广大民众认识实施A rgo计划的重要性和已经取得的初步成果,国际A rgo信息中心、国际A rgo科学组和国际A rgo资料管理组联合编写了一本科普宣传册,题为“A rgo,一个观测实时海洋的剖面浮标网”,经翻译、整理成文,以帮助国内读者深入了解和认识这一新世纪的重大国际观测计划。
文章从陈述开展海洋观测的重要性和实施A rgo计划的必要性着手,系统介绍了全球A rgo实时海洋观测网建设的现状和A rgo资料应用研究所取得的初步成果,以及A rgo计划的发展前景等。
关键词:国际A rgo计划;实时海洋观测网;剖面浮标中图分类号:P71512 文献标识码:B 文章编号:100322029(2007)0120069208引言A rgo海洋观测网建设是一项国际合作计划。
它采用一种沉浮式的自动观测浮标收集无冰冻海洋剖面的温度、盐度和海流等要素资料。
A rgo浮标与JA SON卫星高度计协同配合,可以对全球海洋进行大面积观测。
A rgo计划会很快实现它的设计目标,即由3000个浮标组成的观测网在24h内可向研究人员和从事海洋、气象预报的相关业务中心快速提供海洋观测资料。
世界上已经有23个国家参与国际A rgo计划,并有很多国家参与了浮标布放等工作。
A rgo计划的实施,使得人们从海洋内部获取信息的手段产生了突破性进展。
1 人类为何要开展海洋观测人们越来越关注全球的变化及其对区域性的影响。
全球海平面以每年3mm速率加速上升,北极的冰层覆盖面也在开始收缩,高纬度地区的气温呈现急剧升高的趋势。
极端天气事件导致了大量人员伤亡和巨大财产损失。
就全球而言,自从1860年有仪器记录以来的10个最暖年中,其中有8个出现在最近10a中。
通过对地球的辐射平衡和海洋收稿日期:2006208215基金项目:国际科技合作重点项目计划(2002CB714001)资助项目作者简介:朱伯康(1954-),男,浙江长兴人,工程师,主要从事物理海洋学调查和技术信息工作。
的热贮量观测表明,过去10a,全球因表面温度升高使热能增加了约1W m2(瓦 平方米)。
这些影响是气候长期变化和自然界异常现象共同造成的。
这一方面对延长农作物生长季节,打开北极海域的航运通道等是有利的;而在另一方面则会引发沿海地区的洪水,产生严重干旱,以及频发极端恶劣的高温(热浪)天气事件和严重的热带气旋。
人类认识(当然最终是为了预测)海洋和大气的变化,对于指导一些国际性的活动、优化政府的决策、以及调整工业布局策略等,都是十分必要的。
为了准确预测气候,人们首先需要知道自然演变和长期变化的相对重要性。
这只有通过大气和整个地球系统(包括社会-经济因素在内)的预测模式来实现。
由于缺乏对大气、海洋和陆地持续不断的观测,阻碍了气候研究模式的发展和可靠性的提高。
近期的分析研究表明,大西洋中向北输送热量和影响西欧气候的海流,在过去的10a中已经减弱了30%。
这项研究结果是根据过去40a 中所进行的5次大规模调查所得出的。
这种变化可能是导致大西洋环流格局产生巨大变化的一种趋势(图1),或者说这种变化仅仅是自然的异常现象,将来会恢复,这项研究结果也又可能是受观测资料的限制而得出的错误结论。
正是由于缺乏对影响全球气候关键因素的观测,才促使各国政府在2003年构建“全球地球观测系统(GEO SS)”。
欧洲则提出了建设“全球环境和安全监测系统(G M ES)”。
GEO SS和G M ES的目标,旨在为预测影响天气、气候、水、能源、人类健康,以及灾害等的全球变化问题,提供必要的观测资料。
GEO SS又分气候和海洋两个部分,即“全球气第26卷 第1期2007年1月 海 洋 技 术O CEAN T ECHNOLO GYV o l126,N o11M arch,2007候观测系统(GCO S )”和“全球海洋观测系统(GOO S )”。
早在1999年,即GEO SS 构建之前,科学家们就提出了一个收集海洋内部资料的观测计划,即A rgo 计划(图2)。
2 为何实施A rgo 计划在A rgo 计划以前,人类对于海洋内部的认识和了解,主要来自科学调查船的观测和由商船投放的抛弃式温深计(XBT )的探测。
这样的观测是相当稀少的,夏季会比冬季多一些,特别是对全球气候影响巨大、且遥远的南大洋,其观测资料则更少。
而所有这些观测的持续时间都很短,以致于无法用来监测海洋的变化。
因此,人类对海洋气候的观测和了解是极其有限的。
图1 大西洋环流对全球气候起着关键作用(截止2006年8月,颜色代表不同国家布放的浮标)图2 全球海洋已有的2531个A rgo 浮标分布 特别一提的是,布设在太平洋海域的热带大气—海洋(TAO T riton )锚碇浮标观测网(图3),可以快速获得其现场的观测资料。
该观测网于1994年建成。
根据TAO T riton 观测数据开发的模式,有能力提前一年预报厄尔尼诺事件的发生。
这些预报还可以用来预测给美洲和澳大利亚可能带来的经济利益,并显示出对海洋持续、系统观测的实用价值。
20世纪90年代的另一个重要进展是,研究人员发起了全球海洋环流试验(W OCE ),这是迄今为止海洋观测史上规模最大的一次。
W OCE 的目的,就是要收集史无前例的观测数据集,以便改进用于全球气候研究的海洋模式。
这些图3 热带大气海洋观测网(TAO )资料来自新一代的、能连续监测海洋表面形状和粗糙度的07 海 洋 技 术 第26卷雷达卫星系统,从而使人类第一次能直观揭示表层海流的强度和方向,以及由海洋热储藏引起的海洋热膨胀效应和风作用下的海洋形状(图4)等。
W OCE 计划的目的是要了解全球海洋温度和盐度的分布、变化。
该计划前后共持续了8a 时间,采用在调查船上布放观测仪器的方式获得了20000个测站的观测数据(图5,图6)。
该项试验共计花费了25船年,费用高达2.2亿美元,但依然未能覆盖全球海洋。
为了观测海面以下的海流,W OCE 计划还使用了以电池为动力源的中性浮标(图7)。
该浮标能够每隔数周时间在中层和海面停留,并由卫星定位。
这些自动拉格朗日环流探测浮标(ALA CE )可以描绘出覆盖整个海盆的海流场。
(由Jason 21卫星观测并经GRA CE 重力卫星校正后的资料绘制)图4 全球海洋动力高度(c m )分布图5 1990-1998年期间,由W OCE 计划开展的温、盐度剖面观测站位分布(注意:仍留有大量空白区域尚无观测资料)图6 2004年30000个XBT 仪温度剖面观测站位分布3 “A rgo ”的由来1955年,英国的John Sw allow 博士(1923-1994年)发明了中性浮标(图8),并完成了首次对深海海流的观测。
A rgo 浮标就是在此基础上发展而来的。
自从ALA CE 浮标在W OCE 计划中显示出能够测量次表层海流的潜力后,经过改进后的浮标,则可在每次浮到海面时测量剖面温度和盐度。
早先调查船需要较长时间完成的观测工作,现在利用这些剖面浮标就能轻而易举地完17 第1期 朱伯康等:全球A rgo 实时海洋观测网建设及应用进展 图7 W OCE 计划中应用的ALA CE浮标图8 John Sw allow 博士在设计浮标原型成。
根据W OCE 计划所取得的经验,科学家们在1998年提出了一个新的计划,即在全球海洋无冰冻海域建设一个每隔3个经纬度分布的剖面浮标观测网,并与新一代Jason海洋卫星高度计一起,首次实现对全球海洋状况(温度、盐度、海流、风)进行系统监测,从而可以使人类有能力预测和处理由于气候异常和变化所带来的各种严重问题。
该浮标计划称为A rgo ,是以希腊神话中Jason 船长出海寻找金羊毛的那艘神船命名的。
把卫星和浮标观测资料结合起来,解释“海洋状态”,需要利用资料同化处理技术。
这种早先用于天气预报中的分析技术,在W OCE 计划期间已经被移植到海洋学研究中。
同化技术是将观测资料与复杂的计算机模式结合起来,使得计算结果能与主导海洋动力学的基本物理定理相一致。
A rgo 计划是一个全新的理念,需要海洋科学家的通力合作,监测全球海洋服务于全人类。
A rgo 浮标观测网建设更需要各国共同参与,共享资料,这些观测资料可以在24h 内送达全世界任何一个地方的任何一位用户手中。
为了提供A rgo 浮标观测网建设的动态变化信息,联合国科教文组织(UN ESCO )政府间海洋委员会(I OC )建立了一个A rgo 信息中心,以提供有关浮标的布放和位置等信息。
A rgo 浮标(图9)的设计寿命为4a ,这就意味着每年需要布放800个浮标,才能维持全球海洋中有3000个浮标在正常运行的目标。
第一个A rgo 浮标于1999年底布放。
图9 A rgo 浮标结构原理和在海洋中的工作状态图 A rgo 浮标可以在很小的科学调查船上布放(图10),也可以在巨大的远洋运输船上布放(图11),还可以用飞机布放(图12)。
4 A rgo 实时海洋观测网建设进展(1)哪些国家参与了国际A rgo 计划目前,不断有新的国家加入到A rgo 计划中。
A rgo 计划从2000年初发起时仅有10个国家参与,发展到现在则至少有27个国家和地区(阿根廷,澳大利亚、巴西、加拿大、智利、中国、哥斯达黎加、丹麦、法国、德国、冰岛、印度、印度尼西亚、爱尔兰、日本、韩国、毛里求斯、墨西哥、莫桑比克、荷兰、新西兰、挪威、俄罗斯、南非、西班牙、英国、美国,以及欧盟和一些太平洋岛国)参与了浮标布放、27 海 洋 技 术 第26卷(这是新西兰的Kaharoa 号调查船,其船长仅28m ,却是全球布放A rgo 浮标最多的船只)图10 在大洋中布放浮标的小型调查船图11 大型远洋商船在航行途中布放A rgo 剖面浮标生产或者协助布放浮标等工作。
(2)目前有多少浮标正在海上工作以及能提供多少资料截止2006年2月中旬,在全球海洋超过2000m 水深的无冰冻海域,已有2355个浮标在正常工作。
这表明,A rgo 浮标观测网建设已经完成总目标(3000个)的80%。
A rgo 浮标观测资料的剖面数量呈现稳步上升趋势(图13)。
自从2002年中期开始,A rgo 已经成为人们获取海洋剖面资料中最大的、也是唯一的来源。
除了观测资料多以外,A rgo 浮标的观测深度(2000m )远超过XBT 的观测深度(750m ),其观测的温度精度则更高。