第三次Argo资料延时模式质量控制研讨会在美国西雅图顺利召开
第三次Argo资料延时模式质量控制研讨会于2008年9月10-12日在美国华盛顿大学海洋学院举行。
一、会议概况
第三次Argo资料延时模式质量控制研讨会由美国华盛顿大学海洋学院Annie Wong博士及英国南安普顿海洋中心的Brian King教授联合主持。来自11个国际Argo计划成员国(美国、日本、澳大利亚、加拿大、法国、英国、韩国、印度、意大利、德国及中国)的30名代表参 加了本次会议。
二、会议议程与讨论要点
本次会议重点围绕Argo资料延时模式质量控制进展情况、不同类型浮标的仪器误差及传感器问题、盐度校正工具、不同海区盐度延时模式质量控制、参考数据集等议题进行并展开了广泛的讨论。
1、Argo资料延时模式质量控制的实施进展
首先由Brian King教授介绍了由各国资料中心上传到全球Argo资料中心的经延时模式质量控制的剖面情况(详见表1),随后各国资料中心的代表介绍了他们利用延时模 式质量控制的进展、遇到的困难及对未来工作的展望。可以看到,由Annie Wong等人开发的OW盐度延时校正方法已经得到了各资料中心的肯定,且有的中心已应用该方法进行盐度质量控制,而其他资料中心也将逐步采用。大部分资料中心在实施Argo资料延时模式质量控制工作中,遇到了人力资源不足的问题,特别是那些浮标投放数量多的国家,其延时模式质量控制的任务繁重,进展缓慢。
表1 各国Argo资料中心延时模式质量控制剖面文件统计

2、仪器误差及传感器故障
Dana Swift工程师、Megan Scanderbeg博士和Virginie Thierry博士分别介绍了APEX、SOLO和PROVOR型浮标中已发现的仪器问题和传感器故障。如APEX型浮标Druck压力传感器故障、TBTO(生物杀伤剂)泄漏、热滞后问题等,这些都能引起盐度产生误差甚至导致数据不可使用,SBE传感器最近还被发现其最底下观测值存在毛刺,这是由于传感器没有把残留在管子中的漂流深度上高盐度水冲刷干净导致的。另外,华盛顿大学有8个APEX型浮标的盐度观测值产生正的漂移,其原因仍不明,但可能与温度的长期漂移有关,需要对浮标进行回收才能搞清楚。
SOLO型浮标已发现的问题包括:浮标内部漏气、失去CPU电压、油泄漏及天线问题。目前,斯克里普斯海洋研究所正不断改进和完善浮标技术,延长浮标的寿命及提高数据质量。
第一代PROVOR型浮标已证实其使用的FSI传感器很不稳定,产生大的漂移和跳动,而且其平衡盘的位置过于靠近FSI传感器,使观测的盐度产生最大达 0.01PSS-78的偏移。新一代的PROVOR型浮标已采用SBE传感器,且改进了平衡盘的位置,这些问题已经得到解决。
3、延时模式质量控制及盐度校正
Megan Scanderbeg博士介绍了斯克里普斯海洋研究所开发的Matlab软件及应用情况,该软件在读写Netcdf文件和评估盐度校正等方面非常有用。
日本海洋地球科学与技术中心(JAMSTEC)Taiyo Kobayashi博士介绍了其开发的WJO盐度校正与附近CTD资料的比较方法,能有效地对WJO盐度校正结果进行评估,且针对OW盐度校正方法的软件目前在开发中。
美国太平洋海洋环境实验室的Johnson博士针对APEX型浮标装载的SBE41和SBE41CP型CTD传感器开发了热滞后校正技术,该方法能有效校正浮标上升过程中产生的迟滞效应导致的盐度误差,特别是在混合层底部或跃层顶部,其校正效果比较明显。
Annie Wong博士系统比较了WJO、BS和OW方法的异同点,可以看出,最新开发的OW方法集中了BS和WJO方法的优点,并且在剖面序列分割方法上得到了改进(见表2),能更有效地对电导率传感器出现漂移或偏移的浮标资料进行校正。
表2 WJO、BS和OW方法的评估

在该议题中还对盐度校正误差进行了讨论。与会代表一致同意盐度校正误差PSAL_ADJUSTED_ERROR应设定的最小值为0.01 PSS-78,具体为C=,其中A为WJO、BS或OW的校正误差,B为热滞后校正误差,PSAL_ADJUSTED_ERROR=maximum(0.01,C)。
4、区域海洋盐度校正
会议针对不同海区的变化对浮标盐度数据评估的影响进行了讨论,许多例子显示了真实的海洋变化被误解成传感器漂移或偏移。
塔斯曼海(Tasman sea)水深较浅,且存在许多流和锋面。John Gilson博士指出,JAMSTEC的SeHyD数据集在该海区有着较多历史观测资料,在校正时使用小的空间尺度(如纬度0.5-2°,经度1-4°) 可以得到较好的校正结果。同时他还指出,在对副热带南太平洋及塔斯曼海的浮标进行校正时,应去除南极中层水(AAIW)。其理由是南极中层水正在发生变 化,而这种变化在历史数据库中还没有包含。Brian King教授也建议在对副热带南印度洋Argo资料进行校正时,去除南极中层水,因为该水团在该海区空间变化很大。
Mathieu Ouellet博士在分析了阿拉斯加湾的海流、锋面和水团分布特征后指出,在亚极地北太平洋42oN以北大部分海区都存在逆温现象,该海区的涡旋也能产生异常温-盐度剖面。因此,在该海区进行盐度校正时,应选取3℃以下(~600dbar)的水团。
Virginie Thierry 展示了北大西洋的结果。亚极地北大西洋存在许多边界流和锋面,其变化较大,而拉布拉多海水年际变化可深达2000dbar,所以,Virginie Thierry建议在参考数据集中加入好的Argo数据,而对边界流区的浮标进行校正时,应考虑位势涡度的限制,且剔除500dbar以上的水团。
Esmee Van Wijk重点介绍了在印尼贯穿流(ITF)区的盐度校正。印尼贯穿流是连接印-太的主要通道,受海峡、海岛和海盆多的影响,其路径复杂,在700米以上,印尼贯穿流最强。Esmee博士建议,在对该海区的浮标进行盐度校正时,应使用1500dbar以下的水团。印尼贯穿流受季风影响呈现季节变化,受 ENSO影响而呈现年际变化,所以在对浮标进行校正时,需要使用多种方法诊断盐度异常变化是否是真实现象。南大洋存在三条主要的锋面,如果浮标跨越锋面,可能误认为是盐度漂移。在极地锋区以南,绕极深层水可以用来对浮标盐度进行校正。
5、参考数据集
Coatanoan介绍了Coriolis提供的Argo参考数据集的状况,新的参考数据集使用了WOD05数据,且使用了所有深度上的资料(没有进行插值),适用于OW工具。新数据集选取了1990年后的资料,剔除了浅于900米的剖面,盐度范围在24~41之间。由于目前的盐度校正使用IPTS-68的温度标准,所以,参考数据中的温度必须从IPTS-90转换成IPTS-68。会议一致同意,修改OW方法中的程序,统一使用 IPTS-90标准。
6、其他议题
会议还就浮标压力和温度资料的延时校正进行了讨论。法国Coriolis资料中心的Guinehut博士介绍了利用卫星高度计资料 对浮标资料质量进行检测的方法,由浮标资料计算得到的动力高度异常与卫星高度计观测的海面高度异常有着很好的相关性,所以如果浮标资料(温盐度和压力)出现异常,可以通过与剖面位置上海面高度异常的比较进行检验。目前,该方法已经在Coriolis资料中心得到应用,对全球Argo资料进行检验,并把有观 测异常的浮标发布在Argo信息中心的月报告上。
三、体会与建议
三天的会议,与会代表围绕Argo浮标资料延时模式质量控制、提高浮标资料观测精度等议题进行了热烈的讨论,取得了较好的效果,特别是针对某些海区浮标资料的探讨,使得与会者对如何进行更为有效的质量控制有了新的认识。
随着全球Argo实时海洋观测网的全面建成,以及Argo资料的广泛应用,Argo浮标资料的质量也愈来愈引起科学家的关注。事 实上,自2000年Argo计划实施之初,各国科学家就没有停止过研究如何对Argo资料进行有效延时模式质量控制。随着WJO、BS和OW等延时模式盐 度校正及SBE传感器热滞后校正方法的成功开发与使用,Argo资料的质量得到进一步提高;数据管理人员也已经注意到某些特殊海区的水团变化,并提出在对 Argo资料进行延时质量控制时应选取合适的水团。而利用卫星高度计资料来检验浮标资料的质量,既快速又方便,是本次会议的新亮点。
我国虽已开展了Argo资料延时模式质量控制工作,但由于缺少人力、物力和经费上的长期支持,在校正方法研究方面与国外还存在不小的差距。
鉴于我国开展Argo资料延时模式质量控制的研究较晚,且进展缓慢,为此,建议国家有关部门:
1、应高度重视Argo资料延时模式质量控制技术的研究,并给予相应的支持和资助,以鼓励我国科学工作者开展相应的研究工作。
2、重视和加强国际交流与合作,通过引进人才或派出科研人员的方式接受针对Argo资料延时模式质量控制技术和方法的学习培训,及时了解和掌握新技术、新方法,并在此基础上,开展自主研究和开发。
3、加大资金投入,组建Argo资料延时模式质量控制技术队伍,专门从事Argo资料的质量控制工作,为国内广大用户提供高质量的Argo资料。