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

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 GY

V o l126,N o11

M 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

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