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  • 第二次征集“Argo资料应用证明”的情况报告
  • 作者:中国Argo实时资料中心   来源:中国Argo实时资料中心   发表时间:2018-01-12 10:26:11   点击:
  •       在世界上30多个国家和团体的共同努力下,国际Argo计划已经在2007年11月实现了当时提出的建成一个由3000个浮标组成的全球Argo实时海洋观测网的目标。截止2011年10月,在全球海洋中陆续布放了8200多个自动剖面浮标,累计获得了约75万条温盐度剖面。中国Argo实时资料中心曾于2011年12月,向国内近30个单位的110多名管理和科研人员发函征集“Argo资料应用证明”,并附寄了一张包含Argo全球海洋资料(1996.01-2011.11)及数据产品(全球海洋热含量数据集、全球Argo网格化产品等)的光盘,以便了解Argo资料在我国海洋和大气等科学领域的应用情况。当时收到了12个单位反馈的应用证明18份,尽管回收率(16%)不算太高,但也给了本中心继续做好这项科技基础性工作的决心和信心。之后,随着国际Argo计划由“核心Argo”(仅限于无冰覆盖的深海大洋区域)向“全球Argo”(包括了有冰覆盖的两极海域,以及西边界流海域和重要边缘海等)的快速拓展,把全球Argo实时海洋观测网中的浮标数量从刚开始设计的3000个,提高到了4400个。截止2017年2月,在全球海洋中累计布放的浮标数量超过了13300多个,而在海上正常工作的浮标总数则达到了3991个,离最终目标已经近在咫尺。其中包括了由中国Argo计划在西太平洋、东印度洋和南海等海域布放的376个浮标(122个仍在海上正常工作),累计获得了约155万条温、盐度剖面。

          2017年3月,中国Argo实时资料中心第二次向国内近30个单位的110多名管理和科研人员发函征集“Argo资料应用证明”,并附寄了2张包含“全球海洋Argo散点资料集(1996.01-2016.11)”和“全球海洋Argo网格资料集(2004.01-2016.12)”的数据光盘,以便进一步了解Argo资料在我国海洋和天气/大气等科学领域中基础研究和业务应用的情况。大约半年后,我们收到了国家气候中心、国家气象信息中心、科技部国家遥感中心、国家海洋环境预报中心、国家海洋局南海预报中心、中国海洋大学、河海大学、厦门大学、解放军理工大学、中国科学技术大学、上海海洋大学、广东海洋大学、中国科学院大气物理研究所、中国科学院海洋研究所、中国科学院南海海洋研究所、中国水产科学研究院东海水产研究所、浙江省水利河口研究院、中国卫星海上测控部、31010部队和61741部队等21个单位寄回的应用证明27份,回收率为20%左右。

          从回收的应用证明来看,Argo资料不仅在我国海洋、大气、气象、渔业、交通和军事等领域的基础研究中得到了广泛应用,而且在海洋和天气/气候业务部门的应用也有了明显增加。由国家海洋环境预报中心提供的应用证明表明,在业务化海洋预报、海洋灾害预测和海况分析等工作中,Argo资料已经成为我中心收集大洋环境要素的主要数据源。自2007年以来,Argo资料首先在我中心建立的“热带太平洋温度盐度同化业务化系统”和“海表温度旬实况分析系统”中得到了广泛应用。......建立了一套能同化Argo资料、卫星高度计等资料的热带太平洋温度盐度同化业务化系统。......使海温初始场的精度有较大的提高,从而保证了海温预报精度的提高。2013年10月我中心启动的全球业务化海洋学预报系统,这是我国首个涵盖全球大洋到中国海的综合业务化海洋学预报系统。.......其中在印度洋和西北太平洋海域实现了较高的分辨率,这与Argo资料为这两个海域提供了比较精细的温盐度初始场有密切的关系。该预报系统为持续发布马航失联客机搜寻海域海洋环境预报发挥了重要作用。目前,上述系统已经在我中心得到业务化运行,相关预报产品和同化再分析产品,也可通过中心官方网站(www.nmefc.gov.cn)实时查询,供信息共享。......Argo资料在海洋环境预测预报,特别是在确保执行陌生海域应急任务的把握性和船只航行的安全性与经济性方面会愈来愈重要,有着不可估量的科学价值和应用潜力,社会和经济效益显著。

          国家海洋局南海预报中心在构建南海业务化数值预报系统中,采用Argo网格资料,对南海业务化数值预报系统中海洋预报子系统的模拟能力进行评估,以及采用Argo剖面资料对南海业务化数值预报系统的海温、海流等预报产品进行检验。同时,还采用Argo资料的位置信息对海上搜救决策系统获得的漂移轨迹进行对比分析,提高海上目标漂移预测的可靠性与准确性;海上事故发生海域附近的Argo浮标漂移轨迹也是搜救预报的一个重要参考信息。然而,南海剖面浮标相对较少,建议进一步加强观测,建成“南海Argo区域海洋观测网”,进而更好地掌握该海域的环流状况、温盐变化特征等。

          国家气候中心指出,Argo资料的应用更加丰富了该中心发布的全球海洋监测业务产品,次表层海温监测的不同资料对比提供了良好的补充,尤其在2014~2016年超强厄尔尼诺事件的监测预测中发挥了重要作用。但该中心目前发布的全球次表层海温的月尺度实时监测产品,还是基于国际Argo官方网站上提供的日本海洋地球科学技术厅(JAMSTEC)的Argo网格点海温资料。建议中国Argo实时资料中心能提供至少五天一次的候尺度网格数据集,并能实时更新(滞后1~2候),提高资料的时效性,以便能更好地服务于国家的业务化海洋监测预报。

          中国科学院大气物理研究所提供的应用证明指出,Argo是2005年之后最主要的海洋观测,正因为Argo数据的存在,使得我们可以系统性评估过去海洋观测系统对海洋热含量估计的影响。使用历史上全部海洋温度观测数据(Argo、XBT、CTD等)构建了1940~2016年期间海洋次表层(0-2000米)温度格点(1°×1°经纬度)数据集,已被著名的气候数据网站(Climate Data Guide)收录,是截止目前唯一被收录的中国气候数据,也已被多个国际研究团队下载使用。利用该数据集对历史海洋热含量变化做了一个新的估计,闭合了地球系统能量收支,解决了困扰气候界的“消失的能量”之谜,该成果发表在《Science Advances》上,受到了广泛关注。

    中国科学院海洋研究所提供的应用证明指出,该所海洋环流与波动重点实验室多年来一直专注于西太平洋海洋环流与水团研究,结合现场观测数据和Argo数据研究了菲律宾以东西边界潜流的结构特征和变异规律、太平洋副热带环流与高盐水团的低频变异等;还有学者应用网格化Argo数据研究了菲律宾以东海域海洋环流的多时间尺度变化特征和物理机制,在海洋波动过程对棉兰老流季节内到年际变化的影响方面、印尼贯穿流变化机制等方面,均取得了一系列重要成果,陆续发表在国际著名期刊《Journal of Geophysical Research》、《Geophysical Research Letter》和《Journal of Physical Oceanography》上,Argo数据在海洋科学研究中发挥了非常重要的作用。

          中国科学技术大学地球和空间科学学院提供的应用证明指出,Argo资料成为我们研究中唯一一份来自国内研究机构的数据资料,为我们主持或参与的国家重点基础研究发展计划(973项目)、国家自然科学基金、中国科学院创新项目中提供了数据支撑。利用Argo资料进行海洋中尺度涡对台风的响应机理分析,首次发现台风-中尺度涡-黑潮对大尺度流动产生影响的途径;首次提出了海洋中尺度涡的辐合、辐散效应,这对于理解海洋动力过程及生态过程对台风强迫的响应至关重要。相关研究成果发表在《Journal of Geophysical Research: Oceans》、《Marine Ecology Progress Series》、《Atmosphere-Ocean》和《International Journal of Remote Sensing》等国际主流期刊上。

          厦门大学海洋与地球学院提供的应用证明指出,自2012年以来,利用Argo资料进行海洋中尺度涡研究和海洋对台风的响应研究,取得了一些研究成果。其中发表在国际著名刊物《Geophysical Research Letters》上的这项成果,利用Argo资料揭示了反气旋中尺度涡内部分动力过程及其动力机制,为反气旋涡内颗粒物质运动和分布提供了科学证据;另一项发表在国际著名刊物《Deep-Sea Research Part I》上的成果,利用大量Argo数据研究了上层海洋对台风响应的三维温盐结构及其演化特征,定量揭示了垂向混合和上升流在海洋对台风响应中的贡献。

          中国海洋大学研究团队在实施“太平洋印度洋对全球变暖的响应及其对气候变化的调控作用”项目过程中,通过对高、低分辨率海洋模式结果及Argo观测资料的对比研究,在国际上首次提出涡旋导致的潜沉发生在冬季黑潮延伸体海域深混合层池区的南侧几百公里范围内,并指出跨混合层深度锋面的涡旋平流可能是导致副热带西部模态水潜沉的关键所在,其成果发表在国际著名期刊《Nature Communications》;该研究团队还利用中国Argo实时资料中心在其网站(http://www.argo.org.cn)实时发布的经过质量控制的Argo数据,研究了北太平洋副热带西部模态水的多核结构及其季节变化,证实了模态水的位涡垂直剖面最小值与表观耗氧量的最小值有着良好的对应关系,反映了模态水的气候及生态效应,该成果发表在国际著名期刊《Journal of Geography Letters》。......,Argo数据的积累和广泛应用,对更全面立体的认识海洋及其气候效应起着至关重要的作用,对海洋科学研究有着巨大的推动作用。

          中国海洋大学信息科学与工程学院自2013年以来,利用BOA_Argo(全球海洋Argo网格数据集)资料进行全球海洋最大混合层深度估算、上层海洋季节和年际四维变化结构等方面的研究,尤其是使用Argo网格化温度资料分析了上层海洋年际变化的幅度、位相和周期等,提出在太平洋海域10°S~10°N存在一个“尼诺管道(Nino Pipe)”,其路径与太平洋赤道潜流的路径非常一致。相关成果发表在国际著名期刊《Journal of Geophysical Research: Oceans》和《Journal of Climate》上。

          解放军理工大学气象学院自2006年以来,利用中国Argo实时资料中心邮寄或下载的资料开展Argo资料质量控制、三维温盐流场反演重构、水团分析、淡水通量反演等方面研究,取得了一批重要的研究成果(相关论文发表在《Journal of Geophysical Research: Oceans》、《Deep Sea Research》和《Atmosphere-Ocean》等国际期刊上),并在军事海洋环境保障中得到应用,获得基于Argo资料的国家自然科学基金资助5项、军内科研项目资助3项。Argo资料在海洋科学研究和重要军事行动的海洋环境保障中发挥了重要作用,促进了科学进步、取得了显著社会效益。

          上海海洋大学海洋科学学院自2016年初开始,在海洋生态动力学实验室创建了Argo资料共享平台,......极大地提高了我校教师搜索、下载并利用Argo资料进行研究工作的效率,使得Argo资料在渔业海洋学研究中发挥了重要作用。在“中西太平洋中尺度涡与黄鳍金枪鱼渔场分布相关性研究”项目中,利用Argo网格化数据集分析、了解黄鳍金枪鱼活动的物理海洋环境;根据Argo剖面浮标的轨迹数据,捕捉中西太平洋典型的中尺度涡运动,了解中尺度涡运动对黄鳍金枪鱼渔场分布的影响。......,Argo剖面浮标每年能为渔业海洋学研究提供大量来自深海大洋的次表层温盐度及生物化学等要素的观测信息。

          解放军某部提供的资料应用证明提到,Argo数据对我部水下实时观测资料的汇集构成了有力补充,对掌握水下海洋温盐跃层情况具有重要的数据支持和检验作用,对把握南海温盐场变化特征也起到较好的数据支持作用。某部海洋环境中心还提到,利用Argo实时资料和网格化资料进行上层海洋对台风的响应、全球大洋混合层深度、海流反演、资料融合等方面的研究,并且应用于海洋资料同化和海洋环境保障业务中,对于提升海洋环境保障能力发挥了重要作用,取得了显著的社会效益和军事效益。

          中国卫星海上测控部提供的证明中提到,我单位长期承担航天远洋测控任务,特别是《远望》号航天测量船常需赴太平洋和印度洋执行海上测控任务。在《远望》号测量船航线及作业海域气象海洋保障中,Argo实时资料......为我部进一步熟悉掌握船舶航线、作业海区气象海洋特点规律发挥了重要作用,其相关产品也先后为我部气象海洋实时保障、数据比对、技术研究和保障产品开发等工作提供了可靠的数据支撑。通过近几年的实践应用证明,Argo实时资料已在我部顺利完成“嫦娥”、“天舟”等一系列重大航天测控任务的航线及作业海域气象海洋保障中发挥了特有的效益。

          由此可见,Argo资料已经在我国众多科学领域,特别是海洋科研和教育领域中得到越来越广泛的应用,并取得了许多引以为傲的应用研究成果。然而,从应用证明的回收率(20%)依然偏低的情况来看,尽管广大科研人员对海洋数据共享有着迫切要求,但对数据部门希望能了解发放数据的应用价值和征求进一步做好数据共享工作的意见和建议时,得到的反应却依然不够强烈。造成这种情况的原因,与我国长期以来缺少对深海大洋的调查、且观测资料长期封锁有关,突然遇到无条件免费分发共享,我们的科研人员一时还感到无所适从,同时暴露出全球海洋观测网所积累的观测资料时间序列还不够长(不足20年),仍无法满足海洋和天气/气候领域基础研究和业务化应用的需求;此外,也反映出了我国对深海大洋物理海洋环境调查研究的重要性长期认识不足的局面尚未根本扭转,各类科学基金和重大研究计划中批准立项、投入经费总体偏少的短板依然存在。为此,我们向海洋和科技管理部门再次呼吁:

          一是要继续加大对科学数据共享工作的宣传力度。科学数据共享需要数据采集、管理部门和广大应用人员的紧密配合,需要积极参与,共同推进该项工作的长期实施。

          二是要坚持倡导海洋资料共享与利用。要高度重视参与全球Argo实时海洋观测网建设的重要性和必要性,重视科学数据的质量控制和数据产品的研发,通过组建国家深海海洋科技研究中心、实验室等,吸引更多的海洋和大气科学家投身到深海大洋的观测和研究中,不断为用户提供高质量、应用性强的科学数据及其衍生产品,充分发挥各类科学数据的应用价值;并通过各类科技基金和重大科学计划,长期、重点支持一批涉及Argo应用研究的项目、课题等,使之能更好地服务于我国正在实施的“21世纪海上丝绸之路”和应对全球气候变化等重大国家战略。

          三是要继续加大对全球Argo实时海洋观测网建设、维护的投入力度。近些年来,我国围绕全球海洋立体观测网和覆盖“两洋一海”区域海洋观测网建设的重大工程、重点研发计划和规划,以及重大、重点专项等的立项论证活动可谓不绝于耳,但真正用于支持已经实施了15年之久的中国Argo计划,以及所建设和维护的中国Argo大洋观测网的资金,却少之又少,与其产生的巨大社会和经济效益,乃至生态效益相比,完全不成比例。唯有行之有效地加大投入,确保中国Argo计划及中国Argo大洋观测网的持续、顺利实施,“全球海洋立体观测网”或“‘两洋一海’区域海洋观测网”建设方能事半功倍,梦想成真。                                
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