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台站简介

台站简介

1. 站点介绍

杭州全球海洋Argo系统野外科学观测研究站(简称“杭州Argo野外站”),在全球海洋Argo系统(图1)中称“中国Argo实时资料中心(CARDC)”,是在国家科技部基础研究司和国际合作司,以及原国家海洋局科技司、国际合作司、第二海洋研究所和海洋动力过程与卫星海洋学重点实验室等部门、单位的重视和支持下,根据联合国政府间海洋学委员会(IOC)有关Argo计划决议和IOC-WMO(世界气象组织)联合发布的相关函件精神,于2002年4月5日创建并投入试运行;2019年10月29日,正式纳入自然资源部野外科学观测研究站管理序列(自然资办发[2019]45号)。

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图1  全球海洋Argo观测系统

杭州Argo野外站是自然资源部第二海洋研究所(SIO/MNR)和卫星海洋环境动力学国家重点实验室(SOED)的重要科技支撑平台,也是实施我国Argo计划和建设中国Argo大洋观测网的执行单位和科研创新团队,代表中国参与国际Argo计划的组织实施及其全球Argo实时海洋观测网的建设与维护。

杭州Argo野外站主要由海上和陆上两部分组成,其中海上部分是由中国Argo计划布放在全球海洋中的各型自动剖面浮标组成的中国Argo区域海洋观测网,陆上部分则是由北斗卫星导航系统接收天线、服务器、工作站和磁盘阵列,以及Argo数据接收、解码、处理和分发系统等硬软件组成的中国Argo实时资料中心,这也是全球Argo系统中9个业务运行的国家Argo资料中心之一(图2),并在全球Argo资料中心(GDACs)以“CSIO”命名。

野外站具备批量接收和处理多种型号、携带多种传感器的自动剖面浮标观测资料的能力,不仅可以接收利用北斗卫星导航系统定位和传输观测数据的国产剖面浮标,还能接收利用ARGOS、Iridium(铱星)和GPS等卫星定位及传输观测数据的各型国外剖面浮标。其中ARGOS卫星地面接收站位于法国图卢兹,铱卫星接收站位于美国马里兰,而北斗剖面浮标数据服务中心就位于中国杭州,是国际Argo指导组(AST)和国际Argo信息中心(AIC)认可的3个为全球Argo实时海洋观测网提供剖面浮标数据接收服务的国家中心(图2)。

图2  全球Argo系统中10个国家Argo资料中心及卫星地面接收站位置

 

目前,杭州Argo野外站在SIO/MNR和SOED的关心、支持下,顺应中国Argo计划及其国际Argo计划拓展,以及检测与监控浮标、接收剖面数据与解码处理和数据质量控制与交换共享等业务工作量不断增加的需求,由原来的杭州本部(自然资源部第二海洋研究所)扩展到了自然资源部第二海洋研究所临安基地,前者作为野外站的国际部,主要用于Argo数据存储、信息服务、对外合作与交流以及科普教育等;后者则为野外站的国内部,主要用于北斗剖面浮标数据的接收、处理和分发共享,以及剖面浮标的临时存放、检测和装配等,并配备有浮标运行监控、浮标检测装配和海水样品分析等3个独立实验室。

杭州Argo野外站将一如既往地为国内业务单位和部门,以及教育和科研院所的广大Argo用户提供高质量的全球海洋Argo资料及其衍生数据产品,进一步促进我国海洋数据开放共享进程,为我国海洋和大气科学的发展做出积极贡献。同时,将继续代表我国参与国际Argo计划组织实施及其“全球Argo”海洋观测网建设维护,不断扩充我国Argo区域海洋观测网的覆盖范围,特别是提高利用北斗卫星导航系统定位和传输数据的国产剖面浮标在“全球Argo”中的占有率,进一步提升我国在Argo成员国中的地位和作用,从而能为Argo2020愿景规划的顺利实施,以及在2025年建成由4700个浮标组成的多学科Argo海洋观测网做出更大贡献。

 

2. 地理位置

杭州Argo野外站位于浙江省杭州市管辖区内,其中杭州本部和临安基地的地理位置分别为120.139ºE、30.279ºN和119.817ºE、30.282ºN(图3)。

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图3  杭州Argo野外站地理位置

 

3. 研究方向

杭州Argo野外站将严格遵循国家野外站观测、研究、示范和服务的科学定位,面向海洋和大气/气候科学领域的国际前沿科学问题和国家重大需求,开展长期稳定连续观测、试验研究和科技示范,将与SOED协同推进相关重大科技任务实施,促进原创性重大科技成果产出,实现在人才培养、科研成果示范推广、开放共享与服务、知识传播与科学普及等方面发挥引领示范作用,为科技创新和社会经济可持续发展提供科技支撑。

众所周知,海洋科学是一门以观测为基础的科学,且其学术思想和研究水平的提升都离不开观测及其数据的长期积累;而广阔海洋上大范围、准同步和深层次调查资料的匮乏,以及观测数据质量的参差不齐,也一直是制约海洋科学发展,特别是海洋和天气/气候业务化预测预报水平提高的瓶颈。所以,收集和整编长时间序列的“全球Argo”海洋环境资料,是本站的基本宗旨,通过质控方法改进,特别是针对生物地球化学要素的质控方法,进一步提高数据质量,同时研制有价值的衍生数据产品,为全球气候变化评估、海洋碳循环、酸化和缺氧、防灾减灾和海洋安全保障等提供本底数据和信息服务,并将侧重以下几个研究方向:

(1)生物地球化学要素质控方法研究:针对目前的六个核心生物地球化学参量的观测原理与误差来源,利用卫星数据、气候态数据集、再分析数据等外源数据库以及人工神经网络、机器学习等数据分析技术,开发与优化数据的质量控制方法。

(2)Argo衍生数据产品研制:通过高性价比最优插值、机器学习等方法,开发覆盖全球海洋中上层的高质量网格化数据产品及其衍生产品,重点解决海量数据的快速质控及程序的模块化等关键技术。

(3)Argo数据和产品的示范应用研究:利用Argo数据和数据产品,开展海洋数据同化、多尺度海-气相互作用、南大洋在气候变化中的作用和响应、极地变化等方面的示范应用研究,注重与生物地球化学领域和卫星海洋遥感的学科交叉,为Argo数据的推广应用提供重要示范。

 

4. 支撑条件

杭州Argo野外站依托自然资源部第二海洋研究所建设,分别在杭州和临安设有国际部(图4)和国内部(图5)。两地各拥有约200m2的办公用房,并共用SOED的工作站和服务器机房;另外,临安基地还拥有约650m2的公用仓库一间,用于临时存放剖面浮标,进行航次布放前的系统测试和更换锂电池及其对浮标重新配重等。

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图4  杭州本部(国际部)

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图5  临安基地(国内部)

目前,杭州本部拥有50MB专线接入(配备6个IP地址),12台服务器、高性能工作站和2台磁盘阵列,安装有2部北斗上位机,用于国产北斗剖面浮标观测资料的接收,同时与相关部门接通了专线连接,可实现远程实时传送;同时,还与国家气象局信息中心开通了FTP连接,直接用于Argo数据在全球通信系统(GTS)上传发布。2019年12月启用的临安基地安装有2部北斗上位机,作为杭州本部的重要备份。


图6  北斗天线

依托单位:自然资源部第二海洋研究所(原国家海洋局第二海洋研究所)在过去的50年中,已承担了大量海上调查与观测任务,积累了丰富的海上调查经验。长期以来在大洋调查和极地考察等方面颇具优势,拥有4500吨级海洋科学综合考察船(《向阳红10》号)和4000吨级大洋综合资源调查船(《大洋》号),以及各类先进的海洋调查设备,注重海洋调查技术的各类培训工作,大部分科研人员都能熟练使用各种调查仪器设备。

依托国重室:SOED国重室拥有加拿大Guidline AutoSal 8400B和Portasal 8410A型实验室高精度盐度计各1台,在临安基地启用了曙光高性能计算集群和PB级存储设备,能够满足野外站对计算速度、存储容量和数据共享等方面的要求。与中科院(中科院海洋研究所、中科院南海海洋研究所)及教育部(中国海洋大学、厦门大学和上海海洋大学等)拥有海洋科考船的相关单位有着良好的海上调查和浮标投放合作传统,这些均可为浮标投放及资料质量控制提供良好的设备和技术保证。