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  • 中国Argo大洋观测网建设中存在的问题与建议
  • 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:2018-10-22 13:26:17   点击:
  • 建设中的Argo大洋观测网是我国海洋调查史上唯一以深海大洋观测为主,覆盖范围最大、持续时间最长,且建设资金投入最少的海洋立体观测系统。近18年间,中国Argo大洋观测网建设从西北太平洋起步,逐渐拓展到北印度洋和南太平洋海域。到目前为止(2018年9月底),仍有106个浮标在海上正常工作,排在美国(2204个)、澳大利亚(346个)、法国(284个)、德国(156个)、英国(155个)、日本(147个)、印度(135个)和欧盟(117个)之后,退居第九位。为此,我们应清醒地认识到,在该国际大科学计划中,我国与西方发达国家的差距还十分明显。

    一、存在的主要问题

    中国Argo大洋观测网建设与西方发达国家的差距主要表现在:

    一是我国Argo计划的实施及其Argo大洋观测网的建设还没有纳入国家业务化海洋监测预报体系,布放浮标的总量和每月在海上的活跃浮标数量还只占全球Argo观测网中的3%左右,远远落后于美国、澳大利亚和法国等国家,其中美国占了总数的50%以上;然而国内一些部门和单位已经采购(约500个)和布放(约150个以上)的大量自动剖面浮标,却游离于中国Argo计划管理之外,导致我国在Argo成员国中的地位和作用不断下降,国家声誉受到严重损害。

    二是国产剖面浮标虽已被国际Argo组织接纳,开始用于全球Argo海洋观测网建设与维护,但在当前运行的观测网中所占比例还不到0.3%;且国产剖面浮标在海上长期工作的稳定、可靠性等技术性能还有待提高,其所携带的常规CTD传感器还全部依赖进口;深海剖面浮标(Deep-Argo)的研发还刚刚起步,生物化学剖面浮标(Bio-Argo)的研制更是鸦雀无声。

    三是我国科学家在国际Argo组织中还缺少话语权,投放浮标数量少,任职人数(在4个国际Argo组织中先后仅有7名学者)少,更缺乏长期、稳定的项目及经费支持,承担的一些跟跑任务的进度与国际Argo资料管理组的要求已经明显滞后,一些刚进入并跑的任务明显后劲不足,陷入得而复失的被动局面,而且在一些研究方向上更缺少领军人物。

    四是研制的“全球海洋Argo网格资料集”离海洋和天气/气候业务部门的需求(时间分辨率为旬,甚至候;空间分辨率为1/2°×1/2°经纬度,甚至1/4°×1/4°经纬度;更新时间为季或旬)还存在较大距离;且Argo资料集的种类还不够丰富,尤其是更新频率较低(仅每年一次),一些资料集的更新计划甚至已经中断。

    五是随着我国布放浮标数量的逐步增加,Argo数据质量控制的工作量也在成倍增加,延时质量控制工作的进度相比国际Argo资料管理组的要求明显滞后;况且国际上数据质量控制方法还在不断改进和完善中,以及针对层出不穷的新型浮标观测信息通过卫星传输后的正确解码也还面临着诸多挑战。

    再环顾邻近的东南亚和印度洋沿海国家,虽然全球Argo实时海洋观测网已有近40个国家和团体参与建设与维护,且观测资料免费共享,但对许多东南亚和印度洋沿海国家而言,尽管长期饱受台风(飓风)、风暴潮、海浪,甚至海啸等海洋灾害的侵袭和威胁,却由于种种原因至今尚未享受到该观测网所带来的“红利”。中国和印度虽较早加入了国际Argo计划并参与观测网建设,但两国在海上布放浮标的数量(在全球Argo观测网中仅占6%)至今也还十分有限,印度洋Argo观测网中的浮标数量与太平洋和大西洋相比要落后一截,至今仍未达到国际Argo计划提出的最低标准,尤其是南海的Argo区域观测网目前还是域外国家布放的浮标占了多数。可见,增加在印度洋海域的浮标数量、并由域内国家主导建设南海区域观测网,研制适用于业务化应用的Argo网格数据产品,促进观测资料及其衍生数据产品在东南亚和印度洋沿海国家的推广应用,以及重视深海和生物化学浮标的研发等,中国Argo依然任重道远。

    近些年,随着美国等国家财政预算的大幅度削减,预计未来几年内浮标布放数量会呈下降趋势,维持4000个浮标组成的“全球Argo”观测网将面临困境。我国是一个海洋大国,还是国际Argo计划重要成员国,理应在国际合作调查计划中做出更大贡献,这符合我国正在实施的“21世纪海上丝绸之路”战略倡议。国际Argo计划办公室和国际Argo信息中心也十分期望中国能在该计划中扮演更重要的角色。

    二、下一步工作建议

    在国际Argo计划发展遭遇瓶颈之际,我国理应为该计划的持续发展承担更多的责任和义务,同时也是我国在大型国际合作项目中发挥主导作用的一个难得机遇。为此,提出几点对策建议,供海洋、科技主管部门决策参考。

    1、尽快纳入我国业务化海洋监测预报体系建设。中国Argo计划的实施和Argo大洋观测网的建设是一项长期的科技基础性工作,须尽快纳入我国业务化运行轨道,给予长期、稳定的经费支持;同时,还应尽快恢复中国Argo协调小组的职能,加强国内沟通与协调,统一管理各部门和单位布放的剖面浮标,确保浮标资源的有效利用,以及观测资料的质量和可靠、一致性。

    2、尽早掌控南海Argo区域观测网建设的主导权。在“全球Argo”框架下,积极争取国际Argo组织的支持,利用我国研制成功国产剖面浮标及建立的北斗剖面浮标数据服务中心,由我国主导南海Argo区域观测网建设应是水到渠成,掌握“以我为主、共同参与、资源共享”的建设原则,由中方负责投资建设,吸收南海周边国家参与,获得的信息、资料按国际Argo计划的相关要求,有限度地与南海周边国家和国际Argo成员国共享。当务之急,应加大对观测网建设的投资力度,增加浮标布放数量,使得该观测网完全由我国主导建设和维护,从而达到把域外国家挤出南海的目的。

    3、高度重视Argo资料的质量控制及其数据共享管理。“十三五”期间,通过“全球海洋立体观测网”和“智慧海洋”等重大工程,以及军民兼用海洋环境保障体系建设,我国Argo实时海洋观测网中的浮标数量将会成倍增加。但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,有必要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),明确指定由国际Argo计划认可的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,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重演,方便国家对深海大洋环境观测信息及数据的统一收集、存档和共享管理。

    4、强化国产剖面浮标数据统一接收与管理。随着Argo资料的广泛应用,以及国产剖面浮标的成功研制和批量布放,已经吸引了越来越多的国内用户。鉴于剖面浮标观测资料的处理,特别是质量控制过程是一项复杂的工作,如果没有具备专业知识或丰富经验的技术人员,难以保证观测资料的质量和可靠性,势必会重蹈长期以来船载CTD仪调查管理混乱、观测资料参差不一的覆辙;况且浮标观测资料的分散接收、管理,互不共享,又会导致大量重复建设,浪费大量科研经费。故应汲取全球Argo观测网建设管理的成功经验(对剖面浮标观测资料统一由位于法国图卢兹的ARGOS卫星地面站或美国马里兰的IRIDIUM卫星地面站接收并分发),对国产剖面浮标观测资料,统一由已经被国际Argo组织认可、并接纳为全球Argo观测网中的剖面浮标提供观测数据服务的北斗剖面浮标数据服务中心(中国杭州)负责接收并分发。

    5、建立一支长期、稳定的Argo专业团队。各Argo成员国布放的浮标观测数据的统一接收与质量再控制,我国布放浮标(指国外进口剖面浮标)的统一接收与质量控制(实时和延时),与其他Argo成员国的资料交换共享等,特别是新颖浮标技术(BGC-Argo和Deep-Argo)和传感器(pH、溶解氧、硝酸盐、叶绿素等)的应用及其观测数据质量控制方法的研究,常规数据质量控制方法的不断改进和完善,新型浮标观测信息通过卫星传输后的正确解码等基础性工作,以及Argo网格资料集及其衍生数据产品的研发和不断更新等,都需要拥有一支长期、稳定的专业团队负责承担。

    为此,中国Argo计划的组织实施,不应受到政府机构改革或者其他人为因素的影响半途而废。中国Argo大洋观测网的建设和维护,也不仅仅是多放些浮标那么简单。除了布放浮标、维持观测网中充足的活跃浮标数量外,全球海洋观测网中还应具有更多的中国元素(包括利用北斗卫星定位和通信的国产剖面浮标、由我国牵头组织实施的Argo区域海洋观测网和区域Argo资料中心,以及由我国科学家牵头负责的专门研究小组或领军人物,能开展诸如浮标轨迹开发应用、浮标观测资料现场校验、自动剖面浮标与水下滑翔机联合组网和加密观测等),或者有更多的科学家能提出涉及数据存储格式、数据校正处理和数据质量控制的改进技术和创新方法等,这些在国外早已得到优先考虑和长期支持的科技基础性工作,亟须引起我国海洋和科技管理部门的高度重视。同时,也希望能充分考虑国际Argo计划组织实施的长期性、全球Argo实时海洋观测网不断拓展带来的技术挑战性及其数据处理的复杂性,特别是南海Argo区域海洋观测网建设对我国海洋权益、国家安全的重要性和迫切性,能给予中国Argo计划的持续实施和中国Argo实时海洋观测网建设、维护中的基础性工作给予长期的稳定支持。

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