第26次国际Argo资料管理组会议在美国伍兹霍尔顺利召开
2025年10月20-24日,第26次国际Argo资料管理组(ADMT-26)年会在美国伍兹霍尔召开,会议由伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution,简称WHOI)承办,来自美国、法国、英国、澳大利亚、德国、日本、韩国、意大利、印度和中国等国家或组织的60余名线下代表和80余名线上代表共同参加了会议。自然资源部杭州全球海洋Argo系统野外科学观测研究站(以下简称“Argo野外站")刘增宏站长、邢小罡副站长、吴晓芬高级工程师以及来自国家海洋信息中心的董明媚高级工程师代表中国参加了会议。会前野外站还代表我国Argo计划起草并提交了Argo资料管理年度国家报告。

参加ADMT-26会议线下与会人员代表合影
会前,国际Argo指导组(AST)联合主席、WHOI高级研究员Susan Wijffles博士代表会议组织方介绍了会议的主要安排,随后由承办方WHOI所长Peter de Menocal博士致欢迎辞,他向各国与会代表表示了热烈欢迎,并介绍了Argo计划在WHOI的发展历程以及最新的实施进展等情况,最后预祝会议取得圆满成功。根据会议议程,会议第一天继续围绕OneArgo议题展开讨论,第2-3天分别为BGC-Argo技术任务组和资料管理工作组会议,第4-5天则为ADMT常规会议。
OneArgo主题
进入OneArgo主题之前,ADMT联合主席Megan Scanderbeg女士向WHOI表达了感谢,并欢迎各国与会代表参与此次线上和线下的讨论,同时介绍了本次会议希望达成的目标。AST联合主席Susan Wijffels介绍了年初在美国Scripps海洋研究所召开的第26次国际Argo指导组年会(AST-26)的讨论成果,目前OneArgo计划设计的观测网(4700个活跃浮标)已完成80%左右,但其中深海Argo仅完成16%左右,BGC-Argo计划仅完成35%左右,而核心Argo(Core-Argo,仅观测温盐度)的维持仍依赖于BGC-Argo浮标的布放。全球Argo观测网持续的数据大幅上涨得益于美国GO-BGC项目,该项目是BGC要素剖面数据的主要来源,但该计划预计于2026年结束。Argo计划在转向OneArgo之后,依靠浮标可靠性和工作寿命的提升,浮标覆盖率和过往的核心Argo基本持平。AST早在一年前就提出要重新审视浮标采样策略以便充分利用电池能量,但这些问题在今年依然存在。目前,OneArgo实施遇到的障碍主要在于资源,虽然各参与国正努力寻求相关资源投入,但目前仍未有任何国家级项目确定为OneArgo计划的实施提供持续的资金资助,如果资源仍然不足以支撑全面实施OneArgo,AST最终将就各国如何在核心Argo、BGC-Argo扩张和深海Argo之间如何优先分配资源提出建议。此外,包含在OneArgo愿景中的极地Argo计划已正式得到AST提议,其任务团队已经成立,设计蓝图正提交AST进行审查;此外,国际Argo计划有2个比较大的进展,其中一个是美国全球Argo资料中心(USGDAC)正在各国资料中心(DAC)的合作下转向美国海洋大气管理局(NOAA),另一个是美国Argo团队正在开发一系列JSON文件,用于存储浮标传回的所有数据,可促进DAC解码器和数据处理软件的共享以及技术可视化的共享。
随后,9个国家Argo资料中心(美国、英国、法国、加拿大、中国、澳大利亚、印度、日本和韩国等)的代表轮流汇报了所在资料中心处理Argo数据的流程和最新进展,以及在OneArgo实施过程中面临的挑战,这也是当天会议的重要议题。虽然各国DAC面临的挑战各有不同的侧重点,但总结起来主要有以下几点:1)资金与规模扩展:OneArgo要把观测网扩展到更深层、更高密度并增加BGC变量,所需要的资助是核心Argo的数倍,若没有长期稳定的经费支持难以维持大规模布放、维护和质量控制;2)数据量、处理与存储技术:BGC和Deep-Argo的加入,大幅增加了数据量及其多样性,在保证数据实时分发时效性同时,对解码、实时和延时质控与归档提出了更高的要求;3)人力与技能匮乏:实时和延时模式质控和新型浮标以及传感器的解析需要投入更多人力。

参加ADMT-26会议线上与会人员代表
OneArgo计划实施带来的庞大数据量促使原有数据库向云数据库转移(其中法国GDAC已经于2023年开始将数据移植到亚马逊S3云服务器上,每日更新)。来自NOAA/NCEI的王占坤博士介绍了云端美国GDAC的初步模型。该计划最初由NOAA/NCEI的Tim Boyer博士(现已退休)提出,并得到NOAA的资助。该云端将100%纳入法国 Argo GDAC 数据,每天更新4次,且2003-2025年的Argo数据将按月压缩成tar文件包以供数据用户下载(其中开放信息管理服务器(OISS)是NCEI新开发的云数据存档和分发系统,Argo是其首批用户);数据纳入之后将进行文件审查,然后与美国DAC(美国浮标占据50%份额)进行互动以验证模型在数据传输方面的有效性。
此外,一些与OneArgo相关的重要事宜也在会上进行了深入讨论,包括如何在Argo中引入新传感器和新任务参数的框架。国际Argo组织提出了试验、试点和全球实施三个阶段的审查指南,具体请参考Argo野外站译稿(https://www.argo.org.cn/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=133&id=1122)。Scripps海洋研究所的Annie Wong博士汇报了EasyOneArgo数据产品的最新进展。该数据产品的提出主要是因为欧洲Argo资助的“Argo与哥白尼连接”项目实施过程中发现建模人员使用Argo数据存在不小的难度,主要在于实时数据、实时校正数据以及延时模式校正的数据难以准确把握,比如要找到最佳盐度需要处理5个不同的变量(PSAL、PSAL_QC、PSAL_ADJUSTED、PSAL_ADJUSTED_QC、DATA_MODE)。EasyOneArgo数据产品的目的是以最便捷的方式向用户提供最佳的 Argo 数据,且无需关注质量控制标记、无需数据模式、无需使用手册等,包含压力、温度、盐度、溶解氧、pH值等在内的8个变量,并对垂向分层、输出的数据格式、索引文件等进行了统一要求。目前,涉及温盐压的EasyOneArgo数据集可以在GDACs上进行下载,BGC部分仍在处理中。
BGC-Argo会议
BGC-Argo会议分成两天,第一天是技术任务组的汇报与讨论,主要包括新参数传感器的研发进展、新型号传感器的试验与比对进展等;第二天则是BGC资料管理组的汇报与讨论,主要包括新传感器如何进入国际Argo计划、BGC参数的实时、延时质控等议题。
新参数传感器的研发进展情况:新参数传感器通常处于研发阶段或者浮标试验阶段,本次会议介绍了两种传感器,分别是比利时科学家研发的基于极化光透射的颗粒无机碳(PIC)传感器、以及日本科学家研发的快速重复荧光计(FRRF),两种传感器目前都已完成了实验室测试或船基测试,下一步将在Argo浮标上进行试验。
新型号传感器的试验与比对进展:这些新型号传感器是针对目前Argo浮标上已经装载的生地化传感器的替代性或改进型版本,在大量应用之前,这些新型号传感器需要进行严格的测试,通常还需要与比对传感器进行比对观测。本次会议讨论了对标海鸟ECO/MCOMS型三参数光学传感器的RBR公司的Tridente传感器、以及对标海鸟OCR504型四波段辐照度传感器的RBR公司的Quadrante传感器、海鸟SBE63型溶解氧传感器的升级版本SBS83型传感器、海鸟Deep-SeaFET型pH传感器的替代性传感器。法国和意大利代表分别分析了Tridente传感器观测的叶绿素与BBP数据与海鸟ECO/MCOMS型传感器原位比对的结果,主要的分析与讨论结果证实Tridente传感器已具备ECO/MCOMS型同样的水平,可以作为替代性方案。邢小罡副站长做了RBR公司的Quadrante传感器与国产SLIM传感器在南海的同步观测比对结果报告,分析了目前Quadrante传感器还存在暗信号温度校正的问题,还需要厂商对其传感器进行进一步改进。美国海鸟公司的工程师介绍了SBS83型传感器的现场测试结果,发现SBS83在深海存在一个显著的压力效应,需要进一步对其校正。美国代表介绍了多台MBARI研发的pH传感器的现场观测结果,证实其达到了海鸟Deep-SeaFET型pH传感器的水平。此外,第一天会议还涉及了其他一些传感器的技术问题,包括海鸟ECO/MCOMS型传感器第三波段的选取问题、CDOM传感器的定标问题,以及OceanOPS对国际Argo计划中各种BGC传感器寿命的统计分析等。
BGC资料管理组会议主要分成三个部分:第一部分是讨论新传感器如何进入国际Argo计划,本次会议讨论了加拿大RBR公司的Tridente三参数光学传感器与德国Trios公司的Ramses高光谱辐射计的准入资格。基于国际Argo计划目前制定的准入框架,两型传感器均已经达到了部分准入标准,但还有部分标准没有完成。Tridente传感器的叶绿素数据在“传感器技术可行性”方面还缺乏对其准确性/精确性的评估,在“数据管理可行性”方面还没有在除了Provor CTS5型以外的浮标上装载过;Ramses传感器在“传感器技术可行性”方面还缺乏其相关的文章/报告;第二部分关于实时质控,本次会议提出了一套完整的辐照度的实时质控方法,并提出了针对硝酸盐和pH数据的一个新的总体漂移检测方法;第三部分关于延时质控,日本代表对溶解氧传感器的延时质控方法提出了修正,增加了关于日本ARO-FT传感器的质控方法;英国代表分析了目前三种BBP传感器数据在深海存在差异的问题;意大利代表提出了一种基于地中海生态模式检测BGC-Argo浮标异常剖面的方法。

与会代表在会议期间的参观与交流
ADMT常规会议
第4-5天的常规会议可以概括为实时数据管理、DAC现代化进程、浮标生产商反馈、延时模式质控、Argo区域中心等几个重要议题。
实时数据管理方面目前有一个比较大的进展,就是推进用于描述浮标及其观测配置的元数据文件以JSON格式存储,可发展为Argo数据体系中与NetCDF观测数据文件相互补充的重要部分,并用于GDACs验证和整合浮标信息,方便各国DAC系统自动读取,同时为用户提供浮标背景信息,便于科学家追踪仪器配置与校准和数据重处理;此外,由法国Coriolis资料中心提出的最小-最大检测(Min-Max test)被ADMT列为各国DAC应当优先开展的任务,主要包括全球范围检测、区域范围检测以及毛刺检测,可以快速剔除明显错误的数据以便提高Argo实时数据的质量。此外,来自加拿大渔业与海洋局的Anh Tran女士和来自OceanOPS的Victor Turpin博士分别介绍了Argo数据在GTS和OceanOPS的监测情况。87%的铱星浮标可以在12小时内上传至GTS,97%的浮标可以在24小时内上传至GTS,相比去年有所提升。OceanOPS监测系统监测到来自11个国家、22个项目的500多个浮标投放计划,OceanOPS正在进行系统升级,以便“Argo观测网”可以自动分配这些投放计划。此外,OceanOPS还负责监测全球实施阶段之外的浮标运行情况,将按照“Argo添加新传感器和新任务参数框架”的明确规定进行。
ADMT于2020年提出Argo数据处理系统要向现代化迈进,主要是由于浮标观测数据量和复杂度急剧增长,如浮标数量从计划初期的1000台上升到4000台,参数数量从最初的2个发展到现在10个以上,剖面深度也深入到6000米,原有的FTP加手工脚本体系已无法应付多源异构、高频更新的需求;不过,目前现代化进程仍面临较大的挑战,主要原因在于:1)Argo浮标类型、传感器版本、布放平台众多,导致数据处理流程与软件难以统一,如Coriolis资料中心处理的浮标版本达177种;2)新型BGC 传感器的数据处理所需人力资源比较短缺;3)实时处理要求快速、自动,而延时模式要求人工/半自动,如何进行两者之间的平衡还存在挑战;4)传统数据流、GTS、FTP系统向容器化、云架构、可复用软件包转型,需要更多资金、人员、技术积累。对此,ADMT将发起一系列与各国DAC的定期会议,讨论共同问题并确定合作方式,首次会议将于11月举行,主要目的是了解实时数据处理链和当前的现代化进程、落实JSON元数据模式的具体实施、创建3.2版本轨迹文件的最佳途径等。
目前,全球Argo观测网已经布放了115个携带RBR传感器的核心Argo浮标,上次ADMT会议以来,新投放了49个携带RBR CTD传感器的浮标,其中17个已经不再工作,这17个浮标中有16个被诊断为CTD传感器陶瓷材料耐压问题。会上,加拿大RBR公司代表作出回应,认为根本原因在于RBR在实验室进行的3000 dbar压力测试无法有效检测到陶瓷材料耐压问题,加上陶瓷材料批次性质量问题,才导致实际应用过程中出现CTD故障。所有携带该型传感器的ARVOR浮标出现故障的批次均始于2022年底以来生产的RBRargo|2k CTD,RBR工厂很可能在那段时间开始受到陶瓷批次性问题的影响,并在随后几年的生产中蔓延。来自美国海鸟公司的3位代表则分别汇报了SBE CTD传感器动力校正的最新进展、深海CTD传感器CPcor参数设定、以及浮标生产商在JSON格式元数据文件方面与ADMT的合作等。随后,Scripps海洋研究所Annie Wong博士指出,Cpcor 是用于解释CTD压缩性效应的系数,Cpcor值若不理想,将导致盐度测量值出现压力依赖性偏差,RBR 对其 2021 年 4 月之后的CTD进行单个压缩性校准,并提供个性化的压缩性系数,她建议配备 SBE 61/Deep 41CP的深海浮标也使用推荐或优化的CPcor值重新计算盐度,配备SBE 41CP/41 CTD的核心Argo浮标盐度测量通常不关注这种压缩性效应,因为在2000 dbar时,其误差幅度小于0.01,但即使剖面间盐度差异小于0.01,仍会对全球和区域海洋淡水收支和海平面收支研究产生影响,表现为错误的气候信号,因此建议Argo 要为应对这一变化做好准备,确保我们拥有足够的元数据,以便感兴趣的用户可以跟踪并对我们从SBE CTD 获取的历史盐度数据进行适当的调整。
延时模式质控主要涉及Argo浮标观测盐度快速漂移问题、轨迹数据的延时质控、用于延时质控的背景历史数据库更新等议题。来自盐度快速漂移工作组的Delphine Dobler博士介绍了针对美国海鸟公司 CTD使用过程中盐度发生突变的跟踪与监测的最新进展,其中受影响的传感器(序列号范围:6000-6999、8000-8999 和 10482-11252)仍然显示40% 以上的错误概率,在 SBS(序列号 > 11252)进行制造变更后,封装问题得到最大程度的缓解,性能看起来良好,目前SBS CTD 传感器的错误率已恢复到历史水平。ADMT联合主席Megan女士指出,在Argo轨迹数据的延时质控方面,由于缺少足够人力资源或相关的处理知识,目前只有WHOI完成了该项任务。随后,来自WHOI物理海洋学部门的Deb West-Mack博士介绍了WHOI的轨迹资料的延时质控工作。在WHOI,最初处理的是30多个SOLO型浮标的轨迹数据,遇到的问题是不同类型浮标的固件版本需要修改代码才能正确生成延时模式轨迹文件,后来改用2.0版本的固件处理S2A浮标(WHOI 50%的浮标都是S2A型),并对解码器进行了改进,如此可以提供更准确的实时轨迹数据,提高了延时模式轨迹数据的处理效率。目前,WHOI 45%的S2A型浮标都提交了延时模式轨迹文件。来自CCHDO的Andrew Barna博士介绍了CTD历史参考数据库的更新情况,CCHDO新收集了11840条船载CTD温盐剖面、20486条深海溶解氧剖面、42063条硝酸盐剖面、14350条pH剖面,这些数据在经过严格的质量控制之后将纳入新版本的历史CTD参考数据集,用于Argo观测数据的延时模式质量控制。
来自法国海洋开发研究院(Ifremer)的Cecile Cabanes博士首先介绍了大西洋区域中心过去一年的主要工作,包括对该区域延时模式盐度数据一致性检验、更新ISAS数据产品以及延时模式轨迹产品等,其中,在针对该区域3966个浮标观测的延时模式盐度数据一致性检验中发现,2960个浮标没有出现盐度漂移,另外1006个浮标则存在盐度漂移;太平洋区域中心发布了2款新的数据产品,一个是东北亚海域温度和盐度月平均气候图集,另一个是2.0版本的MOAA GPV温盐度数据集,另外还研制了一款用于生成可供分析BGC-Argo数据集的工具Jupyter Notebook(https://gitlab.com/evparg/analysis-ready-bgc-argo-dataset),该工具可以通过质控滤波、平滑和插值实现数据提取、下载和特定参数生成等;印度洋区域中心介绍印度在印度洋共布放了587个Argo浮标,其中活跃浮标共108个,此外印度洋区域中心还开发了一款标准深度上的叶绿素和溶解氧网格化数据集,并定期举办数据用户研讨会,主要是为学生们使用Argo数据撰写论文提供培训等;南大洋区域中心正在积极推进南大洋区域浮标数据的延时模式质量控制,并与CCHDO合作,改进南大洋Argo参考数据库,同时,积极主导冰下浮标在冰区海域的覆盖和扩展。

参加会议的中国与会代表合影
此次会议取得了圆满成功。下一届ADMT会议的召开地点和时间尚未确定。
体会与建议
通过参加此次会议,我们可以看到,虽然新一轮的OneArgo计划要实现其提出的建设目标面临诸多挑战,但国际Argo资料管理组仍在积极行动以解决当前Argo数据复杂性问题,正如国际Argo计划联合主席Susan Wijffel所说:“我们的数据用户在使用Argo数据时持续获得了卓越的体验感,与其他海洋观测网络相比,Argo数据的可用性经常在国际会议上被奉为典范,人们普遍期望Argo数据能够以实时和延时模式即时获取”,所以统一的Argo数据处理标准一直是OneArgo计划的关键特征,各参与国尤其是美国和欧盟正努力积极寻求各种资源的支持,同时也不断寻找各种技术手段来促进OneArgo的100%落地。无论是核心Argo还是BGC-Argo或者Deep-Argo,我国已经成为这些计划的重要贡献国,取得了一定的进展,但是距离发达国家还存在不小的差距,对此,提出两点建议供上级主管部门决策参考:
(1)我国Argo数据管理工作需要长期稳定的支持。随着我国在BGC-Argo和Deep-Argo区域观测网建设方面的不断投入,复杂的BGC要素质量控制和深海Argo浮标观测数据校正以及执行国际Argo资料管理组对Argo数据的标准化处理任务需要投入更多的人力物力资源。当前我国Argo资料中心的业务运行仍缺少足够稳定的经费支持,导致我国在BGC要素质量控制等方面落后于发达国家,需引起主管部门高度重视。
(2)国产浮标装备和传感器研制需国家层面的长期支持。近十年来,我国虽然研制出多款国产剖面浮标和浮标专用传感器,其中一型使用北斗卫星通信的浮标还在专项任务中得到大批量的使用,但浮标技术迭代工作进展缓慢,导致国产浮标工作性能与国外同类产品相比有差距不断拉大的趋势。而国产浮标专用传感器的研制进程更是停滞不前,特别是最基本的CTD传感器仍存在观测精度不高、长期可靠性差等问题,严重影响了我国Argo观测网的自主可控能力。浮标装备和传感器研制是一项需要长期迭代的工作,仅靠企业有限的资金投入难以长期维系,需要依靠国家层面的持续投入。




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