“阿尔戈”观测网建设遵循了对全球观测网的需求与实际条件限制之间寻求平衡的设计原则。在设计中考虑的主要因素有:
(1)早期的浮标观测结果。在WOCE计划实施期间,曾在热带太平洋和南太平洋上布放了300个浮标,其覆盖面积几乎占了全球海洋的一半海域。尽管这些稀疏的数据集已足以绘出五年期间平均的中层海洋环流图,但却无法获得中层海洋环流的时间演变图(Davis,1998)。然而,“阿尔戈”观测网在上述海域将会施放比WOCE计划多5倍的浮标,这将足以精确地反映出该海域温、盐度和环流的季节和年际变化。最近,在大西洋中开展的高密度剖面浮标实验表明,在有强噪声的涡旋海域,需要布放大量的浮标,才能有效观测这些中尺度现象的分布和变化。
(2)现有的上层海洋热量观测网。为了应用抛弃式深温计(XBT)数据集估算重要的统计场,人们已经进行了大量的观测网设计研究工作。利用间隔数百公里投放一个抛弃式温深计的观测网足以测定海洋表层的热储量,如对以季节为时间尺度、边长为1000km的水域来说,其观测精度可达10w/m2,也就是说,对温度波动年际变化的观测精度可达到3w/m2左右。如果结合使用温度剖面观测资料和卫星高度计资料,则其精度会更高。
(3)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(Wunsch 和 Stammer,1995)。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(Stammer,1997)。
(4)世界海洋环流实验(WOCE)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(Parilla等人,1994)。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。
(5)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。
由此可见,“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2000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观测网将由每隔约3个经纬度(约300公里)布设一个浮标、总计约3000个Argo剖面浮标组成。