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综合报道

我国自动剖面浮标布放无序分散海洋观测资料质量参差不齐令人堪忧

编辑 :中国Argo实时资料中心    时间 :2016-10-26 10:44:22    访问次数 :

自从2000年国际Argo计划正式启动及全球Argo实时海洋观测网开始建设以来,一种由卫星跟踪的自动剖面浮标逐步进入我国海洋和气象科技工作者的视线,且随着全球海洋上由3000多个浮标组成的核心Argo”海洋观测网的全面建成,这种被称为“21世纪海洋观测技术革命的高科技观测手段(因被广泛应用于国际Argo计划,故而也有“Argo剖面浮标之称),开始成为众多科学领域专家学者追捧的明星。除了直接参与中国Argo计划组织实施和中国Argo大洋观测网建设的少数科技管理部门、科研单位和一小批科研、技术人员外,不断有涉海管理部门和教育、科研单位,以及大批专家学者加入其中,既有通过申请各类项目获得资金后引进和投放浮标(但往往数量不多)的,或者由业务部门下拨经费引进和投放(往往购买的浮标数量较多,但不一定全部用于布放)的,也有通过引进关键技术仿制和集成剖面浮标的,而更多的则是通过即时(最快24小时内)、免费共享的Argo资料开展基础研究和业务化应用的,……。在芸芸众生中,不乏有志同道合者,将获得的各类资助项目中的有限经费用于购置剖面浮标,并作为中国Argo计划的一部分,与他人共享浮标资源及观测资料,这些人主要来自中国科学院海洋研究所、中国科学院南海海洋研究所、中国海洋大学、上海海洋大学和国家海洋环境预报中心等。正是在他们(当然也包括长期以来通过各类专项和项目直接资助中国Argo计划组织实施的国家科技管理部门,以及负责和承担这些项目的科研、业务单位及相关科技人员等)的高度重视和大力支持下,中国Argo计划的实施和中国Argo大洋观测网的建设才有了今天这样被国际Argo组织充分信任、并在全球Argo”海洋观测网建设中占有一席之地的骄人成绩。不过,假若那些业务主管部门及其他仍然游离于该计划之外的专家学者能对中国Argo和国际Argo计划多一份理解和支持,相信我国在国际Argo成员国中的地位和作用必然会更胜一筹,抑或有能力主导国际合作中游戏规则的制定,甚至在某个应用领域中扮演领头羊的角色。

当前,全球Argo”建设风生水起,“Bio-Argo(生物地球化学Argo)”“Deep-Argo(深海Argo)”等国际计划接踵而至;我国智慧海洋工程、全球海洋立体观测系统和两洋一海重要海域海洋动力环境立体观测系统,以及建设海上丝绸之路”Argo区域海洋观测网等国家专项、建设方案或者倡议建议的相继提出,也已得到了国家领导人的高度重视,一些项目正在抓紧制订实施方案,一些项目甚至已经启动或开始示范建设,而更多的项目还在批准前公示或申请立项中,这些都为中国Argo计划的持续实施和中国Argo大洋观测网的长期建设带来了难得的机遇和利好的消息。但大批国家专项和重点项目的启动实施,以及随之而来的巨额投资,前车之鉴是否会成为后事之师,不免使人感到担忧!

早年,我国多个投资在数千万人民币,甚至高达数亿、十多亿的海洋调查研究项目,持续时间长达数年,甚至10年以上,曾动用了大量海洋调查船和先进的科研仪器设备(主要以国外引进为主),创造了无数个首次第一的专项调查成果,取得了数以万计的观测数据或样品标本,建成了独一无二的锚碇浮标(或潜标)海洋(海底)观测网等,但却少见观测资料用于共享或利用观测资料获得重大研究成果的报道。当然,上述专项调查研究项目大都限于近岸海域,由于自然条件和地理环境的复杂性,一些调查研究成果,特别是针对水体的观测或测量结果,事后往往难以重复或验证,几乎无法追究项目责任人或任务承担者的责任。即使一些观测或测量结果明显存在错误,或者可以被验证,也少有责任人被追究的。久而久之,海洋环境调查或观测被一些管理人员和研究型专家学者看成是一门没有任何技术和学问、任何人想做就能做的雕虫小技。随着近些年来国家对海洋调查的重视和投资的猛增,调查、观测项目渐渐成了各级主要管理者争相挂帅的擅长。往往只闻众多调查和观测项目轰轰烈烈启动、各种吨位的调查船奔赴各大洋凯旋而归,以及建成了数十个,甚至上百个锚碇浮标或潜标组成的观测网(阵)等的捷报喜讯,但鲜见取得了多长时序的有效调查或观测数据,且质量高低又是如何等的报道;也少见这些调查、观测资料被同行共享的先例;更有同行吐槽某个调查航次的观测资料,项目结束3年、5年,甚至10年后仍未见到拿出来与人共享。不过,海洋观测资料共享,也并非想说共享就能共享那么简单!即使科技或项目主管部门要求或同意共享,一些项目负责人也未必愿意。究其原因,与这些负责人在实施调查航次前后,没有按国标要求对观测仪器设备送权威计量部门检测校正,航次期间又缺少标准仪器设备(如对船载CTD仪温、盐度观测数据的验证,国际上通常利用玫瑰型采水器收集海水样品、再用高精度实验室盐度计测量盐度,以及采用经典的颠倒温度计现场测量温度等,作为校正CTD观测数据的标准值;但目前在国内从事深海大洋调查的教育、科研单位,几乎少见配备国际同行认可的高精度实验室盐度计的,至于颠倒温度表几乎已经绝迹)的比测验证,一旦发现观测资料存在质量问题,资料质量控制也是巧妇难为无米之炊;而更多的则从未想过要验证观测资料的质量,总是把CTD传感器的测量精度当作是海上观测精度,忽视了在实验室标定的CTD传感器,其测量精度再高,也只能代表在理想、可控状态下的测量精度,而在摇摆不定的调查船上和复杂多变的海洋环境下,船载CTD仪难免会发生碰撞,以及受海面油污和电子信号的影响、干扰,甚至自身元器件老化等,观测数据容易产生偏移或漂移等系统和偶然误差,若不经过严格的质量控制,现场观测资料也就无任何质量可言。然而,在当今中国的海洋调查领域,又有多少是经过严格质量控制、符合国标观测精度(温、盐度准确度一级标准分别为±0.02℃±0.02)的CTD资料?

着实让笔者担心的还有,这种在近岸浅海区域长期存在的调查乱象,也正在向大洋深海区域侵蚀、漫延。除了那些即使购买了国外剖面浮标,情愿委托国外信息公司帮助接收观测资料,却不愿作为中国Argo计划一部分、不与国内同行共享浮标资源及观测资料的贵人外,也有对购买的浮标束之高阁或对观测资料质量不闻不问的能人,还有为数不多的宁愿购买国外浮标,也不愿扶持被国际同行认可的国产浮标,甚至盲目购置大量未经检验合格浮标的牛人们,又如何能确保剖面浮标(一旦布放就无法回收,也不可能再送回实验室做检测校正)观测资料的质量(国际Argo计划规定的剖面浮标温、盐度观测精度分别为0.005℃0.01,比国标的要求更高)呢!

2002年以来,由国家科技管理部门资助成立的中国Argo实时资料中心,一直在负责我国Argo计划的组织实施和我国Argo大洋观测网的建设,在浮标性能检测、故障排除、电池组更换和浮标配重,以及数据解码、校正处理和质量控制等方面,与国外同行不断学习交流中,已经积累了丰富的实践经验并具备了扎实的工作基础,建立的Argo资料接收、处理和分发系统,以及经实时和延时质量控制的浮标观测资料,不仅符合国际Argo指导组(AST)和Argo资料管理小组(ADMT)提出的苛刻技术和管理要求,而且也使得我国早已成为世界上少数几个有能力向全球Argo资料中心实时上传Argo资料的国家。20159月筹建完成的北斗(BDS)剖面浮标数据服务中心(中国杭州),也已经具备了批量接收北斗剖面浮标(如HM2000型等)观测数据的能力。该中心除了方便用户获得高质量的国产剖面浮标观测资料外,更重要的是要推动北斗剖面浮标走出国门、参与国际竞争。随着中国科学院海洋研究所负责的中国科学院战略性先导科技专项(简称WPOS专项)热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响项目出资购置的首批(6个)HM2000型剖面浮标,在“科学”号科学考察船执行的国家基金委西太共享航次期间陆续投放到菲律宾以东的北太平洋西边界流海域后,其观测信息和剖面资料已经通过我国北斗卫星导航系统源源不断地送往位于杭州的北斗剖面浮标数据服务中心,经过中国Argo实时资料中心按照国际Argo计划的技术要求,对北斗剖面浮标资料进行严格质量控制后,已经通过互联网(WWWFTP)和全球通讯系统(GTS)与世界气象组织(WMO)和国际Argo成员国交换共享,从而打破了长期以来全球Argo”海洋观测网由欧美浮标一统天下的局面。BDS剖面浮标数据服务中心(中国杭州)也因此成为继ARGOS卫星地面接收中心(法国图卢兹)和IRIDIUM卫星地面接收中心(美国马里兰)后,第3个为全球Argo实时海洋观测网提供剖面浮标观测数据传输的服务平台。

在过去的15年里,中国Argo实时资料中心通过引进实时和延时质量控制模式,积极参与改进和完善,并按国际Argo资料管理组的要求建成针对Argo剖面浮标观测的资料质量控制系统,使我国有能力解码、校正和处理来自美国(如APEXNAVIS型)和法国(如PROVORARVOR型)两个剖面浮标主要输出国研制的10多个种类Argo剖面浮标的观测信息和剖面资料。其中经实时质量控制的Argo资料,从法国Argos卫星服务中心和美国IRIDIUM卫星地面接收中心接收后的24小时内,即可在中国Argo实时资料中心网站(www.argo.org.cn)上在线发布,并通过建立的由中国气象局(CMA)向全球通讯系统(GTS)发布我国Argo浮标资料的渠道,使得Argo资料能与其他国际Argo计划成员国及时共享,扩大了我国Argo计划的国际声誉,并获得了向两个全球Argo资料中心(法国IFREMER和美国US GODAE)实时上传Argo资料的授权。除此之外,中国Argo实时资料中心还为国内近10Argo浮标用户提供了快速、周到,甚至免费的信息接收、解码(须根据国外浮标生产商提供的用户手册自行编写解码软件)、数据校正及质量控制和分发等服务,还为国内Argo资料用户收集、处理并提供了150多万条高质量温、盐度剖面资料,以及2013年以来利用Argo资料研制的一套全球Argo资料网格数据集(每年更新),用户同样可以从中国Argo实时资料中心网站(www.argo.org.cn)上无条件免费下载使用,从而获得了国家科技主管部门的充分肯定,也得到了广大Argo用户的普遍赞赏和好评。

为此,建议国家科技主管部门和涉海管理或业务主管部门,从深海大洋环境的复杂性、海洋调查观测的科学性及其观测资料质量控制的重要性和必要性出发,对利用自动剖面浮标获取温、盐度剖面资料的科研或业务项目(单位),明确指定由国内专门机构统一负责浮标观测信息及数据的接收、解码、校正、质控和分发等,以充分发挥我国分散投资的有限浮标资源及观测资料的综合效益,确保观测资料的高质量,避免过去在近岸浅海区域海洋环境调查中长期存在的观测数据汇总难、共享难,以及观测资料质量低下的老大难问题,方便国家对深海大洋环境观测信息及数据的统一收集和存档等。同时,也为促进中国Argo计划的发展和北斗剖面浮标的大批量应用,打造覆盖海上丝绸之路Argo区域海洋观测网奠定基础。