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美国斥巨资拓展BGC-Argo观测网 监测全球海洋健康状况
编辑 ：Argo野外站办公室 时间
：2021-01-15 14:43:00 访问次数 ：
2020年10月29日和30日，美国《科学》杂志、加州大学圣地亚哥分校和华盛顿大学等网站，以及11月16日的联合国教科文组织政府间海洋学委员会官网等，都在转载报道一则重磅消息，美国国家科学基金会（NFS）向五家美国科研机构拨款5300万美元（折合人民币约3.5亿元），用于生产500个BGC-Argo浮标，并将于未来五年内布放在全球海洋中，使得现有的Argo观测网达到其全球海洋生物地球化学采样目标（1000个）的50%。华盛顿大学海洋学教授Stephen Riser对此评论称，这是美国国家科学基金会在海洋科学领域的又一笔大投入，将使得我们能够创建和部署一个海洋观测系统。该系统将持续运行数十年，并将提高我们对海洋碳循环的认知，就像核心Argo计划帮助我们理解海洋环流的物理特性一样。全球海洋观测系统(GOOS)观测协调小组主席David Legler称赞道，这对海洋界来说是一个非常令人兴奋的发展。伴随着Argo计划的成功所诞生的全球海洋生物地球化学（BGC）观测，将会对海洋生物变化带来深刻的新认识。
科考队员在南大洋海域布放BGC-Argo浮标（图片来源于SOCCOM计划）
美国为未来海洋观测投资5300万美元
2020年10月29日，美国国家科学基金会(NSF)批准了一笔5300万美元的拨款，资助一个由美国顶级海洋研究机构组成的联合体，以建立一个监测海洋健康的全球化学和生物传感器网络。该项目的全名为“全球海洋生物地球化学(简称“GO-BGC”)。
这项为期五年（2021-2025年）的工作涉及的研究机构有：蒙特雷湾水族馆研究所(MBARI)、加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所（SIO）、华盛顿大学(UW)、伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)和普林斯顿大学(PU)。其中MBARI将负责协调该项目，改进传感器，牵头处理来自浮标的数据，并为该项目进行推广等；SIO、UW和WHOI将与商业伙伴合作制造和布放BGC-Argo浮标等；SIO还会在项目实施期间协调浮标的全球布放任务；PU的研究人员将会参与GO-BGC观测子网的设计和项目管理，并确保数据与全球海洋和气候计算机模型相关联。该计划也将对海洋技术行业产生重大影响，包括一些海洋传感器和剖面浮标的商业供应商。
一个广泛的公共推广计划，包括讲习班、基于网络的课程和实践活动，将会帮助科学家、教师、学生和其他人员使用这些观测数据。在对SOCCOM Adopt-A-Float计划的扩展中，浮标将会从小学到大学的一些班级和课堂上演示。学生活动还将通过与国家海洋先进技术教育计划的伙伴关系展开。此外，基于GO-BGC技术的课程将通过斯克里普斯海洋研究所的创客空间“沙盒”(The Sandbox)提供。
这项投资标志着国际Argo计划已经进入一个崭新的历史阶段。核心Argo任务始于2000年，主要用于测量和描绘海洋温、盐度分布。20年后，Argo已经拥有了近4000个浮标，在我们的气候和天气预报中扮演着越来越重要的角色。
2020年10月29日，美国国家科学基金会(NSF)批准了一笔5300万美元的拨款，资助一个由美国顶级海洋研究机构组成的联合体，以建立一个监测海洋健康的全球化学和生物传感器网络。该项目的全名为“全球海洋生物地球化学(简称“GO-BGC”)。
这项为期五年（2021-2025年）的工作涉及的研究机构有：蒙特雷湾水族馆研究所(MBARI)、加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所（SIO）、华盛顿大学(UW)、伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)和普林斯顿大学(PU)。其中MBARI将负责协调该项目，改进传感器，牵头处理来自浮标的数据，并为该项目进行推广等；SIO、UW和WHOI将与商业伙伴合作制造和布放BGC-Argo浮标等；SIO还会在项目实施期间协调浮标的全球布放任务；PU的研究人员将会参与GO-BGC观测子网的设计和项目管理，并确保数据与全球海洋和气候计算机模型相关联。该计划也将对海洋技术行业产生重大影响，包括一些海洋传感器和剖面浮标的商业供应商。
一个广泛的公共推广计划，包括讲习班、基于网络的课程和实践活动，将会帮助科学家、教师、学生和其他人员使用这些观测数据。在对SOCCOM Adopt-A-Float计划的扩展中，浮标将会从小学到大学的一些班级和课堂上演示。学生活动还将通过与国家海洋先进技术教育计划的伙伴关系展开。此外，基于GO-BGC技术的课程将通过斯克里普斯海洋研究所的创客空间“沙盒”(The Sandbox)提供。
这项投资标志着国际Argo计划已经进入一个崭新的历史阶段。核心Argo任务始于2000年，主要用于测量和描绘海洋温、盐度分布。20年后，Argo已经拥有了近4000个浮标，在我们的气候和天气预报中扮演着越来越重要的角色。
全球海洋活跃Argo浮标数量及其分布
全球海洋生物地球化学阵列(GO-BGC观测子网)
这个新的剖面浮标观测网被称为全球海洋生物地球化学阵列(简称“GO-BGC观测子网”)，也将是国际BGC-Argo观测网的重要组成部分。该观测网收集的从海面至2000米深度之间的海洋化学和生物环境要素数据，将会提供全球海洋化学和生物环境要素分布图。来自GO-BGC观测子网的数据流将在收集后的一天内免费提供给世界各地的众多研究人员、教育工作者和政策制定者使用。这些数据将成为人类关注海洋健康全球视野的基础，使科学家能够研究海洋生态系统的基本问题，观察生态系统的健康和生产力，有能力监测海洋中每个季节中碳、氧和氮和生物量的生物地球化学循环，改进气候和海洋渔业数值模型，预测海洋变暖和海洋酸化对海洋生物的影响。斯克里普斯海洋研究所的物理海洋学家、GO-BGC项目联合首席研究员Lynne Talley说，全球海洋生物地球化学观测子网将是革命性的，并将使得我们观测海洋的方式发生根本改变。
尽管科学家可以利用绕地球轨道运行的平台（如卫星）和科考船监测海洋，但卫星只能监测海洋的表面水域，而且全球规模较小的远洋科考船队也只能在海上停留相对较短的时间。因此，在任何给定的时间里，海洋健康观测只覆盖了海洋的一小部分，在未来几十年或更长的时间里，巨大的海洋区域仍有待观测。
单个自动剖面浮标的花费相当于一艘研究船在海上航行两天的费用。但是浮标可以在所有季节，包括冬季风暴期间，全天候自动收集海洋环境要素观测数据。正常情况下，一个浮标的连续运行时间可以超过五年；而利用调查船观测则会受到诸多因素的限制。
GO-BGC项目顺利获批的重要基础
这个新的监测计划(GO-BGC观测子网)是美国国家科学基金会对生物地球化学-Argo(BGC-Argo)项目的重要贡献。它有望将生物和化学观测扩展到全球海洋，这与正在使用自动剖面浮标监测海洋的另外两个项目的成功实施是密不可分的。
第一个项目是全球Argo实时海洋观测网。该观测网目前已经由约4000个自动剖面浮标组成，这些剖面浮标漂浮在全球深海盆中，收集并提供水体的温度和电导率/盐度信息。自从1999年在斯克里普斯海洋研究所启动以来，该项目已经发展到包括来自全球26个国家参与的国际合作计划，其观测数据已被广泛应用于海洋和气候等科学领域的基础研究中。据不完全统计，各国科学家利用Argo数据在国际学术刊物上公开发表的科学论文已经超过4100篇。作为第一个全球次表层海洋观测系统，Argo观测网在测量海洋的物理特性方面取得了令人难以置信的成就，但当时的Argo浮标还不能提供有关海洋化学和海洋生物要素变化的重要信息。
第二个项目是2014年启动的南大洋碳和气候观测与建模(SOCCOM)。该项目布放了一大批基于Argo设计的“生物地球化学”剖面浮标，且携带了可以监测海洋化学和生物特性的传感器。斯克里普斯海洋研究所的科学家、SOCCOM项目的联合首席研究员Talley，担任观测小组组长并负责浮标布放。这些浮标是由华盛顿大学和姆巴里大学制造的，斯克里普斯海洋研究所的科学家们在布放期间提供船只支持。到目前为止，由SOCCOM布放的浮标已经在遥远、多雨、经常被冰覆盖的南大洋上工作了近6年，这里可以说是地球上最恶劣的海洋环境区域了。这些剖面浮标已经提供了许多关于南大洋如何与地球大气和冬季海冰相互作用的新的重要信息。
这个新的剖面浮标观测网被称为全球海洋生物地球化学阵列(简称“GO-BGC观测子网”)，也将是国际BGC-Argo观测网的重要组成部分。该观测网收集的从海面至2000米深度之间的海洋化学和生物环境要素数据，将会提供全球海洋化学和生物环境要素分布图。来自GO-BGC观测子网的数据流将在收集后的一天内免费提供给世界各地的众多研究人员、教育工作者和政策制定者使用。这些数据将成为人类关注海洋健康全球视野的基础，使科学家能够研究海洋生态系统的基本问题，观察生态系统的健康和生产力，有能力监测海洋中每个季节中碳、氧和氮和生物量的生物地球化学循环，改进气候和海洋渔业数值模型，预测海洋变暖和海洋酸化对海洋生物的影响。斯克里普斯海洋研究所的物理海洋学家、GO-BGC项目联合首席研究员Lynne Talley说，全球海洋生物地球化学观测子网将是革命性的，并将使得我们观测海洋的方式发生根本改变。
尽管科学家可以利用绕地球轨道运行的平台（如卫星）和科考船监测海洋，但卫星只能监测海洋的表面水域，而且全球规模较小的远洋科考船队也只能在海上停留相对较短的时间。因此，在任何给定的时间里，海洋健康观测只覆盖了海洋的一小部分，在未来几十年或更长的时间里，巨大的海洋区域仍有待观测。
单个自动剖面浮标的花费相当于一艘研究船在海上航行两天的费用。但是浮标可以在所有季节，包括冬季风暴期间，全天候自动收集海洋环境要素观测数据。正常情况下，一个浮标的连续运行时间可以超过五年；而利用调查船观测则会受到诸多因素的限制。
GO-BGC项目顺利获批的重要基础
这个新的监测计划(GO-BGC观测子网)是美国国家科学基金会对生物地球化学-Argo(BGC-Argo)项目的重要贡献。它有望将生物和化学观测扩展到全球海洋，这与正在使用自动剖面浮标监测海洋的另外两个项目的成功实施是密不可分的。
第一个项目是全球Argo实时海洋观测网。该观测网目前已经由约4000个自动剖面浮标组成，这些剖面浮标漂浮在全球深海盆中，收集并提供水体的温度和电导率/盐度信息。自从1999年在斯克里普斯海洋研究所启动以来，该项目已经发展到包括来自全球26个国家参与的国际合作计划，其观测数据已被广泛应用于海洋和气候等科学领域的基础研究中。据不完全统计，各国科学家利用Argo数据在国际学术刊物上公开发表的科学论文已经超过4100篇。作为第一个全球次表层海洋观测系统，Argo观测网在测量海洋的物理特性方面取得了令人难以置信的成就，但当时的Argo浮标还不能提供有关海洋化学和海洋生物要素变化的重要信息。
第二个项目是2014年启动的南大洋碳和气候观测与建模(SOCCOM)。该项目布放了一大批基于Argo设计的“生物地球化学”剖面浮标，且携带了可以监测海洋化学和生物特性的传感器。斯克里普斯海洋研究所的科学家、SOCCOM项目的联合首席研究员Talley，担任观测小组组长并负责浮标布放。这些浮标是由华盛顿大学和姆巴里大学制造的，斯克里普斯海洋研究所的科学家们在布放期间提供船只支持。到目前为止，由SOCCOM布放的浮标已经在遥远、多雨、经常被冰覆盖的南大洋上工作了近6年，这里可以说是地球上最恶劣的海洋环境区域了。这些剖面浮标已经提供了许多关于南大洋如何与地球大气和冬季海冰相互作用的新的重要信息。
华盛顿大学的BGC-Argo浮标装配实验室
GO-BGC浮标观测的环境要素与解决的科学问题
与SOCCOM浮标类似，新的GO-BGC浮标除了核心Argo传感器，如温度、压力/深度和电导率/盐度传感器外，还将携带包括测量氧气浓度、pH值(海洋酸度)、硝酸盐(微藻类的基本养分)、光照(藻类生长所需)、叶绿素(藻类数量的指标)和水中粒子(包括微藻类)的传感器。在过去几年里，研究人员一直在测试、改进和校准这些敏感的传感器，作为SOCCOM计划和其他国际合作项目的一部分。
与SOCCOM浮标类似，新的GO-BGC浮标除了核心Argo传感器，如温度、压力/深度和电导率/盐度传感器外，还将携带包括测量氧气浓度、pH值(海洋酸度)、硝酸盐(微藻类的基本养分)、光照(藻类生长所需)、叶绿素(藻类数量的指标)和水中粒子(包括微藻类)的传感器。在过去几年里，研究人员一直在测试、改进和校准这些敏感的传感器，作为SOCCOM计划和其他国际合作项目的一部分。