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青山湖科技城引进创新载体专项经费项目--杭州Argo野外站单元执行情况报告

编辑 :杭州Argo野外站办公室    时间 :2020-08-25 16:58:42    访问次数 :
        2016年9月,杭州市科委和青山湖科技城管委会设立青山湖科技城引进高端创新载体专项经费项目,以支持进驻青山湖科技城的科技创新协同平台开展工作。经青山湖科技城管委会审核、推荐,由自然资源部(原国家海洋局)第二海洋研究所青山湖海洋科技创新协同平台申报的青山湖科技城引进高端创新载体专项经费项目获得杭州市科委的正式批准,财政补助240万元用于购置设备、仪器设备维修、高层次人才引进、调研设计科研项目和创新服务平台运行等,其中自然资源部全球海洋Argo系统野外科学观测研究站(简称“杭州Argo野外站”)/中国Argo实时资料中心,作为青山湖海洋科技创新协同平台的重要组成部分,从设备费中获得了购置2个国产剖面浮标及其观测信息接收系统(含北斗卫星接收天线、北斗上位机和接收软件等)的资助。项目执行期为2017-2019年。
        青山湖海洋科技创新协同平台提出的载体建设目标是:在我国实施 “海洋强国战略”以及“一带一路”建设规划和我省“建设海洋经济强省”的伟大目标下,建设包括海洋调查和监测技术支撑与服务、海洋样品的保存和测试分析、海洋仪器装备研发与共享、海洋标准物质研制与生产、海洋数据库建设与应用及海洋技术和信息服务等方面形成立体化、自动化、智能化和共享合作的高水平海洋科技创新服务平台,为从海面、水体、生物、海底到深部都要“看得清、道得明、报得准”的“智慧海洋”奠定坚实基础。其建设内容包括:1)海洋样品库建设和自动信息化管理;2)高精尖海洋测试中心的建设和共享;3)标准物质的制备和服务;4)海洋大数据的建设和发布;5)海洋数据产品的整合、处理和应用等。创新载体的发展规划为,拟在 5 年内建设成为从海洋现场调查、仪器装备研发、样品保管、标准物质制备、大数据共享到专业数据产品服务的立体化、自动化、智能化和共享合作的高水平海洋科技创新协同服务平台。建设进度安排为:1)2017 年进行仪器设备和软件管理系统的购买、安装和人才引进;2)2018 -2019年进行仪器设备的调试和人才队伍建设等。创新载体拟采取“开放平台+核心技术支撑”的运行机制。其中设立“开放平台”主要是为了“服务海洋浙江”,设置数据样品管理中心、业务培训服务中心、标准物质中心、海况预报中心等 4个业务中心,通过引进集聚国家与地方各领域海洋人才,构建海洋发展战略智库,给予必要的科研条件和服务环境,实施项目运作等;“核心技术支撑”是指以海洋二所多年积累的软硬件设备、核心技术、业务经验,全力支撑平台运行。面向社会公众服务的则还有基于海洋卫星地面站、Argo 数据中心、海洋生物样品库、海洋沉积物和岩石样品库、标准物质及数值计算中心等产出的样品、数据、图件、模式、预报、仪器设备、技术和理论等。
        杭州 Argo野外站不仅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,而且还是实施我国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,代表中国参与了国际Argo计划的组织实施及其全球Argo实时海洋观测网的建设维护,是国际Argo组织认可的国家级Argo资料中心之一;创建的“北斗剖面浮标数据服务中心(中国杭州)”是继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)之后,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国家中心。自2002年以来,杭州Argo野外站一直肩负着Argo系统中剖面浮标及其所携带的各种传感器的试验示范与认证推广、观测网的优化布局与深化拓展、观测数据的接收解码与校正处理、观测资料的质量控制与质控方法研究、网格数据集制作与衍生数据产品研制、Argo资料国际交换与开放共享,以及Argo数据的示范应用与科普宣传推广等科技基础性工作。在西太平洋、北印度洋和南海(即“两洋一海”)海域布放了400多个剖面浮标,维持了一个由约100个活跃浮标组成的中国Argo大洋观测网,形成了我国对深海大洋长期监测的能力。近5年里,共接收来自国际Argo计划其他成员国布放的6243个浮标观测的49.5万条剖面;接收和处理我国布放的189个浮标获取的12910条剖面,进行质量控制后通过杭州Argo野外站/中国Argo实时资料中心网站及其 FTP服务器进行共享。随着国际 Argo计划的不断深入和全球 Argo实时观测网建设的不断完善,这些源源不断的、覆盖全球海洋的实时、高分辨率、高质量的Argo资料,已经在我国海洋和大气等领域的业务系统中得到广泛应用。如国家海洋环境预报中心的西北太平洋、印度洋和全球预报系统及气候预测研究模式,国家海洋信息中心的再分析系统及其研发的海洋环流模式等,均已将Argo资料作为重要的数据源纳入其同化系统,实现了业务化运行。此外,中国气象局、国家气候中心、一些涉海科研单位、高校也在其业务化和科研项目中大量使用 Argo资料。越来越多的应用实践证明,Argo资料在提高我国海洋和天气/气候预测预报的精度上起到了举足轻重的作用。
        2018年,杭州Argo野外站(临安基地)使用自然资源部第二海洋研究所青山湖海洋科技创新协同平台申请获得的青山湖科技城引进高端创新载体专项经费,通过政府采购公开招标程序,向国家海洋技术中心采购了2个国产北斗剖面浮标,并于2019年上半年运抵杭州,找到的合适布放航次是在12月底。
        为了做好这2个国产新型浮标观测信息的接收工作,在本站临安基地专门安装了一套北斗天线、上位机和接收系统(图1),通过反复测试、调整,工作一切正常,可业务化接收来自COPEX型剖面浮标的观测信息;与此同时,还安装调试了另一套能接收HM2000型剖面浮标的北斗接收系统。这两套系统将作为杭州Argo野外站(海洋二所本部)的重要备份,承担我国实时Argo剖面浮标观测网中北斗剖面浮标观测信息的接收任务。
 
图1 安装北斗天线(左)和北斗上位机及接收系统(右)
 
        2019年12月中旬,按计划将2个COPEX型浮标从杭州运抵广州,并派专人对浮标进行了装船出航前的各项测试,搭载南海局“向阳红14”号科学调查船布放在南海海域。同月26日和28日,2个COPEX型剖面浮标被顺利布放入水,并先后收到了各自的观测信息。考虑到南海海域海底地形比较复杂,自由漂移的浮标随时都有可能搁浅、触底,为了尽可能在浮标生存期内获取更多的观测剖面,故对观测周期由原来的4-5天一个剖面,缩短为1天;漂移深度为1000米,剖面最大观测深度为2000米。浮标相关信息详见表1,漂移轨迹如图2所示。
 
表1、2个COPEX型剖面浮标观测信息统计
浮标编号 布放位置 观测周期(小时) 漂移深度(米) 观测深度(米) 起止观测时间 剖面总数(条)
240629 117.86°E,
19.90°N
24 1000 2000 2019/12/26-2020/02/19 59
208816 118.92°E,
20.51°N
24 1000 2000 2019/12/28-2020/03/29 91
 

图2 浮标漂移轨迹
 
        值得指出的是,利用北斗卫星导航系统传输观测信息的COPEX型剖面浮标,一旦上浮到海面,除了可以快速传回观测的剖面信息外,还可以在位于杭州或者临安的北斗剖面浮标数据服务中心的实验室内,与海上浮标进行双向通讯;一旦遇到浮标搁浅的特殊情况,可以及时发送指令调整浮标的最大剖面观测深度,以及观测循环周期等。
        到2020年2月19日和3月29日,这2个浮标先后停止工作,分别获得了59条和91条有效观测剖面。通过本站技术人员对浮标观测信息的解码和处理,并经过严格的实时和延时模式质量控制,以及与附近历史观测的剖面数据比较、佐证,表明这2个浮标观测的剖面数据质量是有保证的,且满足国际Argo计划对剖面浮标的观测精度(温度0.005℃、盐度0.01、压力2.4dbar)要求,其全部观测资料不仅进入了由本站建立的南海Argo数据库,还将作为该新型国产剖面浮标申请国际Argo组织认证的重要依据。为此,感谢杭州市科委和青山湖科技城管委会对自然资源部(原国家海洋局)第二海洋研究所青山湖海洋科技创新协同平台---杭州Argo野外站(临安基地)单元提供的资助和大力帮助!