2000年正式启动的国际Argo计划，在美、日、法、英、德、澳和中国等30多个国家和团体的共同努力下，已经于2007年10月实现当初提出的建设目标。这是人类历史上建成的唯一一个全球海洋立体观测系统，止2012年11月已经累计获得了100万条温、盐度剖面，比过去100年收集的总量还要多得多，且观测资料各国免费共享。Argo已经成为全球海洋观测系统（GOOS）的重要组成部分。目前，国际Argo计划正从“核心Argo”向“全球Argo”（即向季节性冰区、赤道、深海、边缘海和西边界流海域，以及生物地球化学等领域）拓展，最终将建成一个至少由4000个Argo剖面浮标组成的覆盖水域更深厚、涉及领域更宽广、观测时域更长远的真正意义上的全球Argo实时海洋观测网。

1、来自深海Argo研讨会的汇报

      Nathalie Zilerman博士报告了2015年5月在澳大利亚霍巴特召开的深海Argo研讨会的成果以及其他深海Argo事宜。Zilerman博士和Guilaume Maze博士合作完成了深海Argo研讨会的会议总结报告（http://www.argo.ucsd.edu/DAIW1report.pdf）。2015年，Sarah Purkey、Damien Desbruyères及Nathalie Zilberman三人编写了一期“美国CLIVAR更新简讯”。2015年还有2篇关于深海Argo的文章发表在《大气和海洋技术》杂志上。Serge Le Reste及其合作者发表了一篇介绍深海ARVOR浮标研发进展及其性能的文章。Greg Johnson, John Lyman、和Sarah Purkey合作发表了一篇研究深海Argo浮标阵列设计的文章（Johnson et al., J. Atmos. Oceanic Tech, 2015）。深海Argo研讨会的总结报告不仅在华盛顿召开的NOAA气候观测协会研讨会上得到了展示，还在爱尔兰哥耳威（Galway）召开的GOSHIP/Argo/IOCC大会上进行了展示。

2、深海Argo试验阵列总结及技术更新

      （1）西南太平洋

      之所以选取西南太平洋作为深海Argo试验阵列的布放区是因为它的深层有明显的年代际增暖信号，涡致噪音并不大，该海域深达5000-6000米，且海底地形相对平整。同时从新西兰可以较容易地到达该海域，而新西兰Argo也藉由“NIWA号”调查船及其相关航次给予深海Argo试验联合支持。在全球热量增加的相关研究中，西南太平洋被认为是拥有明显深海增温的区域（Purkey and Johnson, 2010）。从海洋的角度上看，深层西边界流沿着汤加（Tonga）海脊向北流动，位置刚好位于浮标阵列的西边，然后加入流经萨摩亚（Samoan）海峡的海流进而更新北太平洋的深层水。

      深海SOLO浮标的任务参数包括下沉剖面、混合单点和持续下降到海底的剖面、5000m深度的漂流记录以及循环周期为3-5天的剖面。深海APEX浮标区域性试验阵列每5天一个循环，观测深度为0-5200米，漂移深度为3000米。深海SOLO浮标及深海APEX浮标的温盐度观测由海鸟公司研发的SBE-61 CTD传感器完成。

图1  西南太平洋海域活跃的深海SOLO（深蓝边黄色实点）及APEX浮标（红色实点）的当前位置。计划于2016年5月（黑边绿色实点）及2016年7月（蓝色实点）投放新的深海SOLO浮标，还计划于2016年7月投放新的深海APEX浮标（红边淡蓝色实点）。

      2个深海SOLO浮标样机于2014年6月投放于西南太平洋海盆，并且在2015年9月由美国和新西兰联合执行的调查航次（使用RV Kaharoa调查船）期间进行了回收。回收之前，两个浮标均完成了约110个剖面的观测。回收SOLO原型浮标是为了对CTD进行再校正及再利用，同时对泵的收缩功能、玻璃球及电子等方面进行效果评估。2016年1月，一个拥有7个深海SOLO浮标及2个深海APEX浮标的深海试验Argo阵列布放于同一个海盆，该阵列由美国和新西兰的联合调查航次（使用RV Kaharoa调查船）组织实施。2016年5月，将有一个GO-SHIP航次途径该阵列所在海区，届时可以提供高质量的CTD数据用于与SBE-61 CTD数据的比对，同时还提供了布放2个深海SOLO浮标的机会。2016年7月，美国和新西兰的联合调查航次还将布放5个深海Argo浮标（2个深海APEX及3个深海SOLO），以补充西南太平洋海盆的深海Argo观测网。

      西南太平洋区域性Argo深海阵列的建设目标是：1）揭示深海Argo浮标阵列向海洋底部进行观测的可行性及其能力；2）对SBE-61传感器观测剖面的准确度进行校正；3）观测西南太平洋深海参数的年际变化。

      （2）北大西洋

      北大西洋是海洋环流的关键区域，且在气候中扮演重要角色，尤其是北大西洋深层水团的形成和环流的年际至年代际振荡，对于我们理解全球海洋非常重要。北大西洋深海Argo试验阵列的建设目标包括改进该海域热量和淡水存储率的描述，以及它们对区域性海平面变化的贡献。此外，来自深海剖面浮标的溶解氧观测同样可以用于完善对北大西洋深海通风路径的理解。

      9个深海Argo浮标（7个深海ARVOR和2个深海APEX）已于法国RREX赛事期间（2015年6-7月）搭载R.V.Thalassa船、DY040/RAPID英国赛事期间（2015年12月-2016年1月）及E-AIMS西班牙项目（2015年3月）投放在北大西洋海域。7个深海ARVOR浮标中的3个投放在伊尔明厄海（Irminger sea），1个在欧洲海盆的西部，1个靠近金丝雀岛，还有2个位于26°N断面的东部海域。2个深海APEX浮标沿着大西洋海盆西部的26°N断面投放。所有这些投放的浮标中，有3个深海ARVOR浮标仍然在继续工作，其中一个每两天一个循环，已经获得了140多条剖面，预计2016年对其进行回收。

      （3）印度洋

      作为试验阵列的2个深海NINJA浮标于2016年1月由JAMSTEC投放于西南印度洋海域，其科学目标是确认印度洋深海的季节性变化，以及检视印度洋的长期（年际以上）气候信号。前者使用重复的水文调查资料帮助分析气候信号，并且可以对深海海水状态进行评估。后者可以帮助人们理解印度洋深层海水变冷的原因，这一点不同于其他主要海盆。此外，有1个深海NINJA浮标也计划投放在西南印度洋，但是投放时间取决于船只搭载机会。

      美国Argo和新西兰Argo计划2016年8-10月通过R/V Kaharoa调查船在西南印度洋海域投放8-12个深海SOLO浮标。该阵列将覆盖南大洋澳大利亚-南极海盆下沉流海区所在的试验阵列。

      （4）南大洋

图2 颜色柱分别表明水团（最深300m）温度（红色）和盐度（蓝色）的年代变化趋势

（引自van Wijk and Rintoul, 2014）

      澳大利亚-南极海盆深海Argo试验阵列建设的主要目标是，使用不同类型的深海浮标（陆坡处使用深海NINJA/ARVOR浮标，更深处使用深海SOLO/APEX浮标进行观测），研究其动力过程的季节和年际变化，并用于帮助解释稀疏深海水文观测资料给出的变化趋势。不少国家表达了对这项试验的兴趣，计划投放深海浮标：日本计划投放2个深海NINJA浮标，法国计划投放3个以上深海ARVOR浮标，澳大利亚计划投放5-8个深海SOLO/APEX浮标（可能还有其他）。将在2018年1月至2020年1月期间寻找投放机会。

      （5）深海ARVOR浮标

      2016年已经有一篇综述文章具体描述了该类型浮标及其技术参数（Deep-Arvor: A new profiling float to extend the Argo observations down to 4000m depth, Le Reste et al, JAOT，Jan. 2016）。

      2012年开始，配备有SBE41CP及安德拉4330溶解氧传感器的11个深海ARVOR浮标（观测剖面为4000dbar或者3500dbar）陆续投放于北大西洋海域。截止目前，仍有3个浮标在海上正常活动（2个10天循环周期的浮标已经获取26条剖面，1个5天循环周期的浮标已经获取了77条剖面）

      2015年6月RREX赛事期间，在查尔利-吉布斯断裂带（Charlie-Gibbs fracture zone）投放了3个浮标，且每个浮标每次循环都下降到接近海底。这3个浮标目前仍然在持续工作，给“触底管理系统”（Grounding Management System）带来了非常好的信心。

      2016年，法国尝试回收2015年RREX赛事期间投放在欧盟西边海域、编号为6901757的深海ARVOR型浮标。该浮标已经观测获取了146条剖面数据（2天一个循环）。回收的目的是评估浮标工作之后的状态，并且对CTD进行后期校正，从而帮助确定盐度负误差的来源。

3、Argo扩展情况总结

      （1）生物地球化学（BGC）Argo

      Argo计划向BGC-Argo扩展指的是布放配备有生物地球化学（诸如pH、溶解氧、碳、叶绿素）传感器的浮标布放，并建成Argo观测网。生物地球化学Argo浮标可以测量从季节到年代际尺度的以下内容：生物生产力、从深层到表层海水中重要植物的营养供应情况、海水酸化、缺氧及对二氧化碳的吸收量。它将海洋水色遥感观测扩展到海洋内部，并且在云覆盖区域可以进行整年观测。BGC -Argo计划将提高人们观测和预测气候变化对海洋生态环境、碳吸收和海洋资源模拟等方面影响的能力。

      BGC –Argo计划的发展目前有2个方向。首先，全球范围内正在实施各类不同的区域化项目，以及大量的范围更小的浮标布放项目。这些区域化项目展示了BGC传感器的观测能力，并为海洋数值模式积累了BGC数据。其次，BGC –Argo计划将不同的区域化项目整合成单一的全球化项目。这项努力包含了很多的分析以及需要建立观测系统模拟试验（OSSE）从而确定合适的阵列大小。

      配备有BGC传感器（约280个溶解氧、120个生物光学、70个硝酸盐、40个pH）的Argo浮标数量现在已经接近浮标总量的10%，其中的大部分是通过区域性项目投放的，投放海域的设计主要是想获得整合化的数据库，从而可以使用这个数据库来解决相关科学问题，包括涡旋的物理—生物地球化学耦合过程、浮游植物侯群现象、硝酸盐供应、气候对于碳循环的影响等。

      这些区域化项目正在校正并提高各传感器的性能，同时开发相关处理软件，与此相关的专家需要与其它全球海洋观测系统成员进行沟通，从而使得该项目达到全球化的布局，这些需要合作的项目包括诸如卫星和船测（GO—SHIP）等多样化时间序列项目。比如，来自47个美国和加拿大的浮标获得的溶解氧数据显示（这些浮标在它们上浮到海面时进行空气溶解氧测量），空气校正可以明显改进溶解氧传感器的性能。相比GO—SHIP项目，它增加了溶解氧测量数据的准确度。夏威夷海洋时间序列站（HOT）多年投放的剖面浮标所观测到的表层pH数据与船测数据之间的差异大概为0.004+0.007，这超过了全球海洋酸化观测网（GOAON）提出的研究pH气候变化所需要的精度要求。叶绿素的生物光学测量数据与卫星遥感数据产品之间的对比，并未发现明显误差。

      这些区域化的项目引导了初步的计划以及OSSEs，同时有助于评估向全球化BGC –Argo项目扩展所需要的资源及科学比例。2016年1月11-13日，来自澳大利亚、加拿大、中国、日本、法国、德国、英国、美国等20多位科学家在法国召开了一次会议。基于此次会议上针对OSSEs以及全球海洋数据库的分析，大约需要1000个BGC-Argo浮标才能满足分辨率要求，从而可以极大的改进我们对于全球生物地球化学过程的理解，还可以降低主要海盆碳通量的不确定估算值，同时使得海洋资源模拟获得显著改进等。每年需要投放约250个BGC-Argo浮标，从而可以维持该观测系统近4年的持续运行。

      一个BGC–Argo浮标的成本，包括设备购置、校正、数据处理、数据传输等，大概在10万美元。因此，一个全球BGC- Argo计划每年的成本大概为2500万美元。目前的BGC-Argo浮标规模为，美国浮标占了总数的50%，欧洲和亚洲分享剩余的50%。如果这种规模可以继续下去的话，美国每年花费在BGC-Argo计划上的费用约1250万美元，欧洲和亚洲分别约650万美元。而这种假设建立在未来的日子里有合适的科考航次机会可以投放浮标，尤其是国际GO-SHIP项目的支持，该项目也将提供与Argo参考数据集对等的校正数据库。

      （2）西边界流区

      西边界流区高频涡旋活动的信号/噪音比例要低于核心Argo的空间/时间尺度，因此，这些海区的观测分辨率就需要提高。考虑到剖面数量，2015年已经在黑潮/亲潮系统区实现了加强观测（图4）。基于诸如黑潮延伸系统研究（KESS）等动力过程分析，这样的观测阵列的运行主要是为了研究中尺度涡的动力过程，同时，日本气象厅（JMA）在该海域持续投放准Argo浮标（每5天一个循环），从而为他们的区域化数据同化系统注入更多的实测资料。

      基于Argo数据在日本相关单位业务化应用情况的分析，所有主要业务化单位都能知晓在黑潮/亲潮系统区提高观测网分辨率的优势所在。他们纷纷提出，尽管定量化分析还未给出，但高分辨率Argo观测网对提高流场/温度的状态预估有非常大的帮助，同时也可以提供更高质量的信息给渔民。

      Argo计划西边界流区扩展的下一步工作将是定量化评估观测样本增加所带来的影响，从而优化黑潮/亲潮系统区观测阵列。JMA、JAMSTEC和欧盟联合开发的四维变分海洋再分析系统（FORA）将为此提供平台，从而帮助西边界流区观测阵列的优化设计。

      （3）近赤道海域的扩展

      2014年1-3月，41个SOLO-Ⅱ型浮标被投放在赤道上（图5）。2年时间过去了，仍有38个浮标继续保持正常工作状态，并且均完成了7天一个循环大约110条剖面。该试验阵列使得赤道5度以内的海域的浮标数量得以加倍，其主要目的是提高从季节内至年际变化尺度上对El Niño事件爆发及发展的认识。SOLO-Ⅱ型浮标使用铱卫星双向通讯，且在海面停留时间（15分钟）要远远短于采用常规Argos通讯的浮标。

      作为Argo计划向近赤道海域扩展工作的一部分，Gasparin博士（2015）开发了一个改进的赤道太平洋温度和海面高度变化的统计模式，并且已经使用独立的TAO数据及卫星高度计数据对Argo数据插值带来的误差进行了校正。Gasparin博士正与TPOS 2020指导组一同致力于评估Argo样本密度的影响力，包括标准Argo浮标覆盖率及改进的Argo浮标覆盖率。

      （4）极地Argo计划

      季节性冰区Argo浮标在冰下的运行能力已经被证实可行，如北欧海域（图6）和南大洋（图7）。近些年，一些项目甚至在更加严峻的多年冰覆盖海区（比如北极）进行了试验。Argo计划向高纬度海区（>60°S/N）扩展所需要的浮标数已经在国际Argo和“欧洲研究基础联合会（ERIC）”的框架中得到考虑。

      随着指标的更新，北欧海域的观测样本比较均衡。为了正确区分不同流场并获得季节性循环的分析资料，已经确定在4个深海盆及边界流海域投放39个浮标。当前，已经有45个活跃浮标在海上正常活动，这些浮标覆盖了整个北欧海域，但未很好地覆盖边界流海区。每年需投放的浮标数量已经纳入欧洲Argo ERIC政策的考虑当中，并通过国家项目及ERIC的方式进行管理。

       

      南大洋60°S以南纬度带的浮标覆盖率一直停留在45%（共146个浮标，包括南大洋碳和气候观测与模拟项目（SOCCOM）的浮标），而其目标是该海域范围内有360个活跃浮标。当前，威德尔海的浮标覆盖率较低。欧洲的兴趣主要是在威德尔海，来自美国（SIO、UW）、澳大利亚（CSIRO）和日本（JAMSTEC）的兴趣则能关注到其它海盆。统计数据表明，南极绕极流（ACC）以南海域的浮标发展可以很大程度上保证南大洋环流海区浮标观测网在未来几年内正常运行。由于受到季节性冰覆盖的影响，浮标需要配备避冰传感器及具备数据暂时存储功能，而这两项功能都已经被证实有效，并有3-6年的良好运行记录。针对位置信息错误的检查正在进行，在没有声源定位系统（RAFOS）的情况下，只好利用之前的已知位置信息进行线性插值，并依据浮标沿着f/h线进行漂移的假设下，查看浮标位置定位是否可以得到改进。当前，南大洋有38个SOCCOM浮标正常运行，且每年计划投放约35个浮标，且有望跳跃到200个BGC-Argo浮标。2016/2017年，21个配备有RAFOS天线的浮标计划投放在威德尔海。作为ERIC资助的一部分，通过WAPITI项目（2017-2019），将在威德尔海环流南部海域投放另外10个浮标。虽然SOCCOM浮标投放成功，接下来几年的浮标投放率可能会滑向一个危险境地，因此，其投放计划需要通过国际合作的形式完成。

      北极海域多年被冰覆盖的严峻条件，对Argo浮标技术提出了很大的挑战。对于北极中间海域，由法国发起的“冰与大气北极海洋观测系统（IAOOS）”试验性项目已经取得了成功。针对该海域浮标系统的发展与测试（包含大气、冰和海洋领域的传感器），在2012-2015年期间已经获得成功，且第一批浮标已于2015年进行投放，并将于2018年结束。其它的生物地球化学参数观测已被纳入欧盟资助的N-ICE计划中。在巴芬海盆，将对由法国NAOS项目资助的19个BGC漂流浮标，以及加拿大FCI项目资助的9个浮标进行试验性测试。测试内容包括在冰覆盖期间，PRO-ICE浮标是否可以停留在安全深度上，并在春季继续进行剖面观测。PRO-ICE浮标拥有生物化学地球载荷能力，且有通过向上发射传感信号及相应的冰感应算法而进行测冰的能力。另外，光学冰检测试验正在计划当中。浮标投放策略基于巴芬湾的顺时针环流而设计，并将基于模式模拟进一步优化投放策略。2个浮标已于2015年进行投放，剩余的将于2016-2017年投放。波佛特环流的边缘冰区将由SODA项目进行观测。WHOI计划在波佛特环流的边缘冰区投放20个浮标，第一批浮标（4个）将于2016年投放。为了建立更优良的北极浮标观测网，需要增强冰区浮标的天线，以及改进浮标的冰检测算法。

      （5）边缘海

      会议对Argo计划在边缘海的实施情况进行了探讨。2016年初，共有255个活跃浮标在全球主要边缘海（如日本海、南海、印尼海域、墨西哥湾、加勒比海、红海、拉布拉多海、波斯湾、北欧海、波罗的海、地中海及黑海等）工作（图8）。若以一个两倍于标准Argo样本密度（3o×3o网格内2个浮标）来衡量，一些边缘海（如墨西哥湾、加勒比海、南海、印尼海域等）中的浮标密度仍然远低于此，其它边缘海诸如日本海、北欧海、地中海和黑海的样本密度可以达到甚至超越这个要求。表1列出了2015年早期在边缘海工作的浮标数量，以及基于2倍于标准Argo样本密度的目标要求。若暂不考虑北欧海、波罗的海及巴伦支海，那么边缘海计划的实施已经实现了90%的目标。值得一提的是，有些海域（如日本海）的Argo浮标已经远远超过了要求。此外，样本足够的海域，如地中海，不需要在它所有的次海盆都布放非常均匀的样本（绝大部分浮标位于北部区域）。至于循环周期，大部分边缘海浮标的循环周期都是常规的10天，不过，地中海和黑海浮标基本都是5天一个循环，甚至更短。

      有些边缘海（如地中海、黑海、北欧海）投放的浮标，也配备有生物地球化学/光学传感器。地中海和黑海约有22%（大概18个）的Argo浮标配备了这样的传感器。

表1   各边缘海Argo实施情况

4、支持改进Argo计划的社会进程：向Argo新设计迈进

      D．Roemmich教授详细说明了Argo计划是如何获得社会支持的。1997-1999年Argo初始设计阶段，Argo获得了CLIVAR上层海洋分委会（UOP）的支持，以及1998年GODAE在日本东京召开的联合会议的支持。这些支持包括国际Argo科学组的建立（AST，后来更名为国际Argo指导组）及接下来Argo设计方案（http://www.argo.ucsd.edu/argo-design.pdf）的撰写。Argo获得的进一步支持来自1999年上层海洋热量调查（由UOP和海洋气候观测组织（OOPC）共同组织实施），最后获得UOP/OOPC召开的1999年海洋科学（OceanObs’99）大会的支持。因此，Argo计划起初的设计如何获得社会支持的进程可以作为一个很好的个例，因为它同时获得了UOP、GODAE及OOPC的大力支持。如此，Argo开始作为GOOS（全球海洋观测系统）的一个实验项目。

      AST指出，由于技术原因，全球Argo观测网在季节性冰覆盖海域及边缘海的实施受到限制。感谢双向通讯功能的实现以及冰传感器算法的诞生，使得这些限制得到了大大的缓解。Argo的理念是一个完全的全球浮标时间序列，加上季节性冰覆盖海区及边缘海，Argo目标数量是3800个活跃浮标。目前，Argo计划在南大洋高纬海区的建设正在推进，以及地中海等边缘海的区域中心正在运行中。

      Argo计划的全球化进程包含深海Argo、生物地球化学Argo、赤道海域及西边界流区浮标密度增大等，对于这些内容，1个或者多个试验阵列已经准备到位，但同时其它方面还悬而未决。在检查这些试验阵列的同时，还需要把Argo纳入到OOPC、GODAE及CLIVAR等的支持当中。比如在赤道太平洋，TPOS 2020小组将会发出重要的声音。在剩余不多的时间内，需要研究这些试验阵列的进展及结果，从而提交报告给2019年海洋科学大会（OceanObs’19）。

（吴晓芬，摘译自第十七次国际Argo指导组会议报告）