成效显著，挑战依旧
——庆贺全球Argo实时海洋观测网正式建成
国际Argo科学组成员、中国Argo大洋观测试验项目首席科学家
中国Argo实时资料中心研究员 许建平
2007年11月1日，国际Argo计划已经实现了其最初提出的在全球海洋上建成由3000个Argo剖面浮标组成的实时海洋观测网的目标。该系统正以前所未有的规模和速度，源源不断地为国际社会提供全球海洋深达2000米的温、盐度剖面资料和海流资料。每年提供的观测剖面在10万条以上，是船基剖面测量的20倍之多，而且其观测剖面并无季节差异。这种资料使本来无法开展的许多科学研究工作和业务活动成为可能，正有效地改变着人们对海洋和气候等自然环境问题的认识，在科学研究和社会经济发展中起着越来越重要的作用。
八年前，美国和日本等国的科学家根据世界海洋环流实验（WOCE）所取得的经验，提出了在世界大洋上每隔三个经纬度布设一个漂流浮标，从而建成一个全球实时海洋剖面观测网的设想。认为该系统与新一代的JASON雷达高度计一起，将会使对气候研究具有重要意义的全球海洋要素（温度、盐度、海流和风等）的采集发生革命性的变化，并首次实现全球性的实时海洋观测，使人类应对由全球气候变化所带来的许多严重环境问题成为可能。这一设想得到1999年在法国维勒弗朗什举行的海洋观测大会（OeanObs’99）的共识，一些与会的发达国家代表纷纷作出响应。而由美、德、日、澳等四个国家的六名科学家组成的国际Argo科学组也相继宣告成立，国际Argo计划迅速从酝酿准备阶段进入实施阶段。
2000年6-11月，澳大利亚和美国率先在东太平洋和东印度洋布放了第一批（21个）Argo浮标，从而拉开了全球Argo实时海洋观测网建设的序幕。七年来，Argo计划从无到有、从小到大，得到越来越多沿海国家的重视和支持，参与该计划的国家也已由最初的10个发展到今天 的27个。到2007年10月底，世界上已经有23个国家和国际组织在全球海洋上布放了5000多个Argo浮标，其中仍在海上维持正常工作的浮标就有3006个，累计获得了36万多条温盐度观测剖面。从2002年以来，Argo已经成为科学家获取大洋剖面资料的最大来源。在数据量大幅增加的同时，观测资料的精度和质量也得到了不断的改善，并已建立起由2个全球Argo资料中心（即法国海洋开发研究院Coriolis资料中心和美国全球海洋资料同化实验室资料中心）、4个区域Argo资料中心（即大西洋、太平洋、南大洋和印度洋）以及各国Argo资料中心组成的高效资料管理网，约90%的Argo浮标观测资料可在24小时内向用户发布，而全部观测资料则可在48小时内提供。各地的气象和气候业务中心还可以从世界气象组织（WMO）的全球通信系统（GTS）上更方便、快捷地获取Argo浮标的实时观测资料。也就是说，世界上任何一个想要使用Argo资料的用户都能够无条件地在第一时间获得所需海域的资料，这也是国际Argo计划的指导原则。
Argo计划的实施时间还不长，全球3000个浮标组成的海洋观测网还刚刚建成，但其作用和价值已经在许多方面体现出来。Argo资料正被世界气候变化及预测（CLIVAR）和全球海洋资料同化实验（GODAE）等国际计划用于海洋环流模式中，开始对全球海洋进行详细的分析和预报。各国的海洋业务中心和气候中心正用Argo资料进行气候和气象预报，以及用于海事安全、海上交通、渔业管理和近海工业，以及国防事务等各个领域；澳大利亚、法国、日本、英国和美国等国还用Argo资料对全球和区域性海洋的次表层特征进行常规分析，其结果公布在世界气候监测网上，可以对重大的海洋温度与盐度异常和海洋环境变化提供早期预报；在阿拉斯加和日本海周围，Argo浮标正被用于监测影响生物资源和生物生产力的环境状况；英国气象局根据Argo观测网获得的大西洋次表层温度资料，每年夏天发布当年冬季的海况预报和欧洲大陆的气候预报，从而大大提高了预报的可靠性。特别是，2005年10月发布的当年冬季欧洲大陆平均气温、英国南部地区的平均气温和英国降雨量都会低于或少于多年平均值，以及北大西洋涛动为逆向涛动等预报结果均得到了证实。
Argo资料的应用提高了对全球温室效应引起的海平面上升的估算和预报精度，在改进季节性气候预报和加深对飓（台）风活动的认识中也正起着关键性作用。而Argo观测网最显著的成效还在于，大大提高了对全球海洋热储存总量的估算，使得人类确定全球气候变暖与海平面上升以及预测它们未来趋势终将成为现实。稳定、可靠的Argo数据源以及由雷达高度计获取的全球卫星观测资料，也必将会使得海气耦合模式随着对海洋的认识而取得更大进展，并带动季节性气候预报和海洋次表层状态的常规分析和预报的发展。这在Argo计划实施之前只能是梦想。除此之外，Argo资料对预测开阔大洋上溢油的影响，以及帮助和指导远洋渔业生产等都具有极高的应用价值。
Argo资料也越来越广泛地被用于科学研究，使人们对海洋和大气在极端和正常情况下的相互作用问题有了新的认识。在亚热带南太平洋海域，二十世纪九十年代以来大洋环流的输送增加了20%以上，而其主要原因发现是由深层密度结构的变化引起的；而在大西洋西部海域，对冬季水团特征与环流年际变化的分析研究，更好地揭示了海气相互作用的变化；在印度洋已经开始用Argo浮标监测次表层温度与盐度的变化，所得结果将有助于确定这种变化是自然变异的一部分，还是气候变化模式所预测的是人类活动引发的长期变化。气候变化是当今世界面临的最大环境问题，全球Argo实时海洋观测网将在认识和解决该问题中起到不可替代的作用。
全球Argo实时海洋观测网的建设和资料的应用已经取得了许多可喜的成果，但是该计划的实施时间还不长，整个观测系统还刚刚建成，设计方案还需要进一步优化和完善，所使用的仪器设备和技术还需要不断地改进，测量数据的质量还需要不断地提高，且观测资料在各领域的应用也有待于进一步开发。因此，国际Argo科学组认为，只有当3000个浮标组成的全球Argo实时海洋观测网的观测时间能维持五到十年以上，并能保持覆盖全球海洋，即不存在偏重于北半球的现象，而浮标的技术性能和寿命又能维持一个适当的水平，观测网的设计及其对人类的贡献能得到全面的评估，Argo计划才算正式完成使命。而要实现这些目标，尚需要国际社会进一步加强合作，并为此做出不懈努力。
全球Argo实时海洋观测网的建成是世界上30多个国家和欧盟合作的结果。目前，该观测网使用的浮标为每隔10天做一个海面到2000米水深的剖面观测，其寿命大约为4年，所以，要维持由3000个浮标组成的全球海洋观测网，每年大约需要补充布放800个浮标，所需费用大约为2400万美元（包括资料处理与通信等费用）。美国已经承诺为维持该观测网提供约1/2的浮标，其他参与国也都在为维持该观测网的长期运行而积极争取。可以预见，随着对浮标及其传感器性能的不断改进，浮标的寿命必将会进一步延长，从而使该计划的成本与效益之比得到进一步的改善。
我国于2002年正式加入国际Argo计划，并在科技部和国家海洋局的支持下启动了“中国Argo大洋观测网试验”项目，批量引进Argo剖面浮标在邻近我国的西北太平洋海域构建起Argo大洋观测网框架，并成为全球Argo实时海洋观测网的重要组成部分。同时建立了中国Argo资料中心和中国Argo实时资料中心，除了接收和处理由我国布放的Argo浮标观测资料外，还收集和处理全球海洋上由其他国际Argo计划成员国布放的Argo浮标观测资料，并及时提供给国内广大用户共享。中国Argo大洋观测网试验项目的实施，使我国海洋和大气科学等领域的科学家能够与世界各国科学家同步获取国际Argo计划提供的全球海洋上的丰富数据源，并开展相关的前沿科学研究。Argo资料应用到全球海洋资料四维同化系统中，并进行全球海气耦合模式的业务预报试验，使得初始场更能符合海洋的实际状况，对全球气候变率的预测精度也有了明显提高。我国还用Argo资料研究了西北太平洋台风源地的海洋状况及其变化规律，以及台风发生发展过程中的海洋变异等，取得的研究成果受到国际同行专家的关注。
我国是继美国、日本、加拿大、英国、法国、德国、澳大利亚和韩国后第九个加入国际Argo计划的国家。从2002年来，我国在西北太平洋和东印度洋陆续布放了35个Argo浮标，其中最长的一个浮标已经在北太平洋海域正常工作5年以上，获得了170多条温、盐度剖面资料。在今后五年内，我国计划每年布放50个以上浮标，到2012年布放浮标总数力争达到250 - 300个。“基于全球实时海洋观测计划（Argo）的上层海洋结构、变异和预测研究”项目，获得科技部2007年度国家重点基础研究计划（973计划）的资助，也标志着我国Argo计划已经开始从观测网建设阶段进入资料的应用研究阶段。可以预见，随着该项目的组织实施与研究工作的不断深入，势必能在太平洋副热带海洋上层结构的形成与变异、太平洋西边界流与中国近海的热盐交换、热带太平洋和印度洋上层海洋的季节到年际变化以及西北太平洋海洋环境及热带短期气候可预测性等关键科学问题的研究中取得一批原创性成果，从而大大提高我国物理海洋学的研究水平和对灾害性海洋与气象事件的预测预报水平，使Argo实时海洋观测网能为我国经济社会的建设和发展发挥更大的作用。