第十五次国际Argo指导组会议—中国国家报告
1、实施状况
(1)浮标布放与运行
2013年3月至2014年1月期间,中国Argo在西北太平洋和印度洋海域共布放了18个APEX型剖面浮标(图1),其中16个由国家海洋局第二海洋研究所(CSIO)布放,其余2个由中科院南海海洋研究所(SCSIO)出资购买并布放。在这些浮标中,6个浮标具备铱星双向通讯功能,12个为常规的Argos单向通讯,均由美国Teledyne Webb公司生产。全部浮标带有压力、温度和电导率传感器,其中7个利用Argos通讯的浮标能观测近表层温度。这些浮标分三批布放:第一批2个浮标(SCSIO购置)于2013年4月布放在印度洋海域,由中科院南海海洋研究所“实验3号”调查船执行该航次;第二批6个浮标(CSIO购置)于2013年5月31日-6月3日期间布放在西北太平洋海域,搭载了“海洋六号”科学考察船航次;第三批10个浮标(CSIO购置)于2013年12月-2014年1月期间布放在西北太平洋海域,搭载了中科院海洋研究所“科学号”调查船航次。除1个铱星浮标(WMO编号:2901539)自布放(2013年5月)后一直无法获取定位信息外,其他浮标均能接收到正常的观测数据及定位信息等。
截至2014年2月5日,中国Argo计划累计布放了171个浮标,目前仍有83个浮标在正常工作(图2)。
图1 2013年3月-2014年1月期间由中国Argo计划布放的浮标
图2 中国Argo计划布放的Argo浮标概位(2002年3月-2014年1月)
2011年11月和2012年9月分别布放在印度洋和西北太平洋海域的两个装载SBE41型CTD传感器的APF9a型APEX浮标(WMO编号分别为2901512和2901489),自布放以后一直在发送错误的盐度数据,压力、温度和浮标位置等信息均正常;2013年5月布放在西北太平洋海域的1个铱星浮标(WMO编号:2901539),自布放后一直无法获取定位信息。这些出现定位信息缺失、盐度数据有误的浮标,其故障似乎均来自本身的硬件问题,希望能引起浮标或传感器生产商的重视,并能积极寻找故障原因,提高浮标的有效使用率。
此外,在接收和处理浮标观测资料时,还遇到由于不同类型浮标使用的数据编码格式各不相同,导致用户需耗费大量时间来编写针对不同浮标和数据格式的解码软件,且容易造成因解码程序编制有误而影响到观测资料的质量。譬如,2014年2月由中国海洋大学从法国NKE公司引进的17个带溶解氧传感器的铱星PROVOR-DO-I型浮标,由于其编码格式采用的SBD文件为二进制格式,用户被迫又得重新编写针对该类型浮标的解码软件,且SBD文件通过电子邮件的形式发送给用户,这势必会增加用户处理数据的难度和工作量,难以确保及时向全球Argo资料中心和GTS提交经实时质量控制的数据。同样,由该公司研制的ARVOR型浮标,其数据格式虽然采用了十六进制编码,但与Metocean公司的PROVOR型浮标数据格式却又明显不同,且相当复杂。目前,上述两种类型浮标资料的处理得到了Coriolis资料中心技术人员慷慨帮助,在此表示感谢。
(3)Argo数据管理现状
2013年,中国Argo计划向全球Argo资料中心提交了3573条温、盐度剖面及207条溶解氧剖面。其中8个ARVOR型的观测数据由于缺少解码软件,一直由法国Coriolis资料中心帮助处理。到目前为止,由中国Argo计划布放的浮标观测资料均委托法国CLS上传至GTS。
自2014年1月起,CSIO更新了大部分浮标的技术文件,并开始向全球Argo资料中心提交新版本(3.0版本)的剖面数据文件,溶解氧和近表层温度数据也已放入新的剖面数据文件中。自2013年12月起,CSIO已开始对所有剖面数据进行实时压力校正。
(4)延时模式质量控制过程现状
2013年10月,中国Argo计划向全球Argo资料中心提交了5107条经过延时模式质量控制的剖面数据。自2002年以来,累计提交的剖面数据已达11673条。通常,中国Argo实时资料中心的技术人员每年对获得的观测剖面数据进行一次延时模式质量控制。压力校正、热滞后校正和OW盐度校正等方法也都已经应用到延时模式质量控制系统中,但在西边界流海区(如黑潮),仍缺少足够的历史CTD资料进行有效的延时模式质量控制。
2、目前国家对Argo的资助水平和前景,包括对Argo投入的人力资源
中国Argo计划一直由国家科技部、国家海洋局和国家自然科学基金委员会等部门以研究项目的形式资助。2013年,也有部分经费来自中国科学院。由于各个研究项目用于购买浮标的经费要根据实际的拨款数而定,导致每年布放浮标的数量很不稳定,通常在20-30个之间。在CSIO的中国Argo实时资料中心负责浮标的采购、布放和资料接收与处理,以及对Argo信息中心(AIC)提供捐助等,该中心目前有5名固定科研人员;国家海洋信息中心(NMDIS)的中国Argo资料中心,负责中国Argo浮标观测资料的存档,以及由国家海洋局东海分局布放的浮标观测资料的接收与处理等。
近些年来,中国Argo实时资料中心遇到了一个难题,即由研究项目投资布放的浮标,在项目结束后仍会有部分浮标在海上正常工作,对这些浮标观测资料的接收与处理,由谁来支付卫星通讯费?我们正在与国家海洋局相关业务部门商讨解决的办法,达成的初步方案是每年由业务部门拨一笔专门经费给中国Argo实时资料中心,用于继续接收和处理这些浮标的观测资料。
3、本年度浮标布放计划
2014年预计会布放30个浮标,其中17个由中国海洋大学承担的科技部重点基础研究项目资助;另外13个则由国家海洋局第二海洋研究所承担的科技部科技基础性工作重点项目资助。目前,已经确定了一个浮标布放航次,将由中国海洋大学“东方红2”号调查船执行。计划于3-4月期间在北太平洋海域布放17个带溶解氧传感器的铱星PROVOR型浮标。同时,CSIO也将搭载该航次布放8个APEX型浮标。这些浮标的观测资料将由中国Argo实时资料中心负责接收和处理,并与各Argo成员国共享。
4、Argo资料基础研究和业务化应用情况、对Argo区域中心的贡献,以及本国Argo网页与AST、AIC网站的链接
为了促进海洋资料同化方法研究和业务化应用,以及Argo资料在海洋与大气科学领域中的应用,国家海洋局第二海洋研究所于2013年11月5-8日在浙江舟山市举办了第八届全国海洋资料同化研讨会暨第二届Argo科学研讨会。来自国内外26个单位的103名代表出席了会议。会议围绕海洋资料同化系统的发展、海洋资料同化科学理论方法与技术研究、海洋资料同化技术的业务化应用,以及Argo大洋观测系统的发展、Argo资料在基础研究和海洋数据同化系统与业务化预测预报系统中的应用、国产自动剖面浮标技术的研制与发展等主题,进行了大会报告和墙报交流。其中有32位国内外专家学者应邀做了大会报告。会议还收到论文摘要近40篇、会议墙报10余篇,充分展示了近年来人们在海洋资料同化技术和Argo资料应用研究领域取得的丰硕成果。
Argo资料除了在海洋和大气科学领域的基础研究中得到广泛应用外,Argo网格资料产品也已被业务化应用到海洋和大气预测预报模式中。Argo资料已经同化进入了由国家气候中心研发的全球海洋资料四维变分同化系统(NCC-GODAS)和中科院大气所研发的通用海洋资料同化系统(OVALS)中,为海-气耦合模式进行季节气候预测提供了更真实的海洋初始场,对提高预测水平起到了重要作用。自2005年12月起,NCC-GODAS系统在国家气候中心正式投入业务运行以来,在全球海–气耦合业务气候预测模式(NCC_CGCM)对我国气候和ENSO的预测中发挥了重要作用。OVALS系统也已经在国家海洋环境预报中心得到业务应用,在业务化厄尔尼诺实时监测分析系统中同样发挥了重要作用。2013年10月,由国家海洋环境预报中心研发运行的中国首个全球业务化海洋学预报系统,Argo资料也是同化进入该系统的主要数据源。
中国Argo还尚未参加太平洋Argo区域中心的工作。目前,该区域中心似乎并无举行例行磋商会议或相关活动。
目前中国Argo计划建设了两个相关的网站,一个位于天津的国家海洋信息中心,即由中国Argo资料中心维护的www.argo.gov.cn网站;另一个位于杭州的国家海洋局第二海洋研究所,即由中国Argo实时资料中心维护的www.argo.org.cn网站。通过这两个网站发布中国Argo实施进展、国际Argo动态,以及实时数据(包括温、盐度、溶解氧剖面)显示和浮标轨迹、剖面数据及其相关衍生产品的下载服务。同时,还可以通过这两个网站方便地链接AIC、国际Argo资料中心,以及相关国际组织和各国Argo相关网站等。
5、国际Argo运行中遇到的问题与建议
2013年11月上旬,AIC协调员曾发送邮件征求如何正确使用Argo标签的问题,希望能及早达成共识并制订出实施方案。我们非常赞同“使用Argo标签需经Argo计划同意”的观点,有必要重申Argo计划早先设计的原则和宗旨等,以便该项计划能始终沿着它的正确轨道持续发展,这需要所有参与国家和各国主要研究者(PI)的共同努力。早些时候,我们已经建议中国的浮标生产商,不要将正在研制中的剖面浮标简单地称为“C-Argo”。只有被中国Argo计划或国际Argo计划的参与者购置并使用的浮标,才有资格称是“Argo剖面浮标”。也就是说,没有参与Argo计划,或没有承诺其观测资料与所有成员国公开共享的剖面浮标,一律不准贴上Argo标签。至于Argo标签是由浮标供应商,还是由浮标生产商来负责粘贴,估计他们都难以了解购置浮标者的真实意图。所以,我们建议应该由各国PI来负责分配这些标签,并由其监督粘贴上Argo标签的浮标观测资料必须与所有成员国共享。同时,为了帮助PI和AIC协调员能有效地对贴上标签的浮标实施监督,建议每个标签能印上系列号,并分号段分配给各个成员国。至于AIC协调员提到的Argo浮标操作者应基本遵循的7点“Argo最佳做法”,对Argo计划的长期生存非常重要。为此,我们建议非但对不遵循7点“Argo最佳做法”的浮标使用者不允许粘贴Argo标签,而且在购买浮标、支付卫星通讯费用方面也要区别对待,以便吸引更多的国家及计划实施者参与到Argo团队中来。
此外,针对目前不同类型浮标使用不同数据格式,以及十六进制和二进制编码使用混乱的情况,建议AST能敦促个别浮标生产商应充分考虑各国资料中心有限的人力资源,以及确保浮标观测资料的质量,尽可能使用相同的数据格式,或者至少能统一采用十六进制编码。
6、上传CCHDO网站CTD资料状况
由于过去一年布放的浮标均由搭载航次在航途期间完成,所以没有机会采用船载CTD仪进行比较观测。2014年,在“东方红2”号调查船执行北太平洋航次时,我们已计划在布放Argo浮标的同时,进行船载CTD仪比较观测,以及采集深层水样,采用实验室盐度计测定盐度,用来检测CTD仪和Argo浮标电导率传感器的可靠性和测量精度。该航次获得的CTD资料将会及时上传到CCHDO网站上。
7、与Argo相关的学术论文和博士论文
部分与Argo相关的学术论文:
(1) Han, G., H. Fu, X. Zhang, W. Li, X. Wu, X. Wang, and L. Zhang, 2013: A global ocean reanalysis product in the China Ocean Reanalysis (CORA) project, Adv. Atmos. Sci., 30(6), 1621-1631
(2) Han, G., W. Li, X. Zhang, X. Wang, X. Wu, H. Fu, X. Zhang, L. Zhang, and D. Li, 2013: A new version of regional ocean reanalysis for coastal waters of China and adjacent seas, Adv. Atmos. Sci., 30(4), 974-982
(3) Hu, R., and M. Wei, 2013: Intraseasonal oscillation in global ocean temperature inferred from Argo, Adv. Atmos. Sci., 30(1), 29-40
(4) Pan, J., and Y. Sun, 2013: Estimate of Ocean Mixed Layer Deepening after a Typhoon Passage over the South China Sea by Using Satellite Data, J. Phys. Oceanogr., 43(3), 498-506
(5) Wang, X., G. Han, W. Li, X. Wu, and X. Zhang, 2013: Salinity drift of global Argo profiles and recent halosteric sea level variation, Glob. Planet. Change, 108(0), 42-55
(6) Wang, F., Y. Li, Y. Zhang, and D. Hu, 2013: The subsurface water in the North Pacific tropical gyre, Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 75(0), 78-92
(7) Wang, X., G. Han, W. Li, X. Wu, and X. Zhang, 2013: Salinity drift of global Argo profiles and recent halosteric sea level variation, Glob. Planet. Change, 108(0), 42-55
(8) Zhang, C., J. Xu, X. Bao, and Z. Wang, 2013: An effective method for improving the accuracy of Argo objective analysis, Acta Oceanol. Sin., 32(7), 66-77
(9) Zhang, H., G. Chen, C. Qian, and H. Jiang, 2013: Assessment of Two SMOS Sea Surface Salinity Level 3 Products Against Argo Upper Salinity Measurements, Geoscience and Remote Sensing Letters, IEEE, 10(6), 1434-1438
(10) Zhang, Z., D. Yuan, and P. C. Chu, 2013: Geostrophic meridional transport in tropical Northwest Pacific based on Argo profiles, Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 31(3), 656-664.
(11) Zhang, Z., Y. Zhang, W. Wang, and R. X. Huang, 2013: Universal structure of mesoscale eddies in the ocean,Geophys. Res. Lett., 40(14), 3677-3681
(12) Zhang R., J. Zhu, et al., 2013: Argo global ocean data assimilation and its applications in short-term climate prediction and oceanic analysis, Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 37 (2), 411–424.
(13) Zhang, W., R. Zhang, Y. An et al., 2013: Diagnostic calculation of three dimensions sea flow in the Pacific by P vector method on isopycnal surface, Chinese Journal of Hydrodynamics (in Chinese), 28(1), 72-80.
(14) Liu, Z., J. Xu, C. Sun, 2013:Combining sea surface height data with temperature profile data to estimate global upper ocean heat content anomaly, Journal of Tropical Oceanography (in Chinese), 32(6): 9-15.
部分与Argo相关的博士论文:
(1)CHEN Lijing, 2014. Estimation on global ocean heat content in the past 45 years and the tropical cyclone’s impact on ocean energy budget, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China.
(2)AN Yuzhu, 2013. Study on the Upper Ocean Temperature and Salinity Characteristics Based on Argo Data, PLA University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu, China.
(3)ZHANG Weitao, 2013. Three-dimensional current field reconstruction based on Argo float data and satellite remote sensing data, PLA University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu,China.
(4)ZHANG Chunling, 2013. The research of reanalysis method and three-dimensional grid data reconstruction on the Argo data, Ocean University of China, Qingdao , Shandong,China.
(5)WANG Huizan, 2011. Global temporal-spatial salinity variability, gridded salinity reconstruction and freshwater flux retrieval based on Argo network, PLA University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu,China.
(6)XIE Jiping, 2008. Analyzing and Assimilating Argo Data, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China.
(7)ZHOU Hui, 2006. A study of some characteristics and variability of the North Pacific Western Boundary Current System, Ocean University of China, Qingdao , Shandong,China.
(8)CHEN Yide, 2006. Application Researchs of Argo Data, PLA University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu, China.
(9)PAN Aijun, 2005. Subtropical Mode Water and its Formation Mechanism in the North Pacific,Ocean University of China, Qingdao , Shandong, China.