中国Argo国家报告(2019年度)
1、执行进展
(1) 浮标布放及工作性能
2019年期间,中国在西北太平洋和印度洋海域布放了11个自动剖面浮标,其中2个APEX型、2个PROVOR ProvBioII-UTI型(配备5个生物地球化学传感器)、1个PROVOR-DO型、4个PROVOR型和2个HM2000型。这些浮标主要由自然资源部第二海洋研究所(CSIO)的3个项目负责人提供,并纳入中国Argo计划管理,部分观测资料愿与Argo成员国共享(称准Argo计划浮标)。需要指出的是,其中5个在印度洋海域的浮标是由中国-斯里兰卡联合调查航次(2019年12月期间)布放的。至此,中国Argo计划在过去18年里累计布放了434个浮标;截至2019年12月底,仍有70个浮标在海上正常工作。
2019年期间布放的剖面浮标型号、位置与区域分布
(2)遇到和解决的技术问题
APF11技术问题:在APEX APF11型(V2.8.3-STD-SAIL版本)浮标传回的“science log”文件中,仍出现缺少GPS定位的个例,即浮标在海面难以进行卫星定位,导致必须等待下一个循环(剖面观测)后才能从“system log”文件中获取缺失的定位信息。
(3)Argo数据管理现状
2019年,CSIO从107个活跃浮标(其中包括37个APEX、54个PROVOR、12个HM2000、3个ARVOR和1个NAVIS型)获取并向全球Argo资料中心(GDAC)提交了7207条温、盐度剖面,以及552条溶解氧、741条叶绿素和颗粒物后向散射、593条黄色物质、1335条辐照度、445条硝酸盐和235条pH剖面。所有数据按统一要求转换成BUFR报文,通过位于中国气象局(北京)的GTS节点上传至GTS。由于浙江省气象局的FTP服务器经常出现中断现象,CSIO在12月份直接与中国气象局建立了FTP连接,以后由中国Argo计划浮标获取的观测数据,无需再通过浙江省气象局中转。
(4) 延时模式质量控制进展
2019年8月,在国家科技部的资助下,CSIO派出一名技术人员到澳大利亚联邦工业组织(CSIRO)接受了为期3个月的Argo延时模式质量控制技术培训。这里我们衷心感谢CSIRO对中国Argo提供的帮助。基于CSIRO提供的OWC软件,全年总共向GDAC提交了11689个经延时质量控制的数据文件(包括6018个核心Argo和5671个BGC Argo数据文件),但延时模式质量控制的积压情况仍未彻底解决,还有37000条剖面亟需进行延时模式质量控制。
(5)全球海洋Argo数据集的后处理
CSIO每季度从GDAC下载新的剖面文件,并进行质量再控制,生成全球海洋Argo数据集。在这过程中,使用了15个质量控制检测步骤(包括气候态和MEDD测试)。全球海洋BGC Argo数据集也由CSIO进行更新,但仍采用原始的质量符号。这两个数据集的下载地址为ftp://ftp.argo.org.cn/pub/ARGO/global/。
(6)COPEX型浮标现状
2019年底,国家海洋技术中心(NOTC)开始与天津深之蓝海洋技术有限公司合作研发和生产COPEX型剖面浮标,并于12月期间布放了2个使用北斗通讯的剖面浮标(安装了SBE41 CTD传感器)进行现场测试;至2020年3月底,这两个浮标仍在海上正常工作。CSIO将在该批浮标布放3个月后,对其工作性能和观测资料质量进行一次综合技术评估,并向该公司提供一份技术测试报告。在此之前,COPEX型浮标还未正式获得中国Argo的认可。
(7)HM2000型浮标现状
考虑到北斗卫星导航系统短报文覆盖范围的局限性,国内浮标研制、生产单位(青岛海山海洋装备有限公司,HSOE)开发了一种使用铱卫星通讯的HM2000型浮标,并于2019年9-10月期间正式向用户交付了2个试验型浮标,由CSIO布放在西北太平洋海域;之后,自然资源部第一海洋研究所(FIO)于2020年1-2月期间沿“海丝路”区域又布放了18个该型浮标。直到2020年3月底,这些浮标均工作正常,传回的温、盐度观测剖面经实时质量控制,资料质量较高。2019年HSOE还研制完成了一个HM2000-DO型浮标,在其顶端安装了一个Aanderaa 4330型溶解氧传感器,并能在空气和水体中进行测量,有利于溶解氧剖面资料的质量控制。该试验型浮标于2020年2月期间布放在印度洋海域,但遗憾的是,至今仍未收到该浮标的任何信息。目前,HSOE还在组织技术研发人员查找并分析故障产生的原因。
(8)深海剖面浮标现状
在青岛海洋科学与技术试点国家实验室(QNLM)的资助下,国内有3家单位(即HSOE、天津大学和中国海洋大学)正在研制深海型剖面浮标。2019年,这3家单位在西北太平洋共布放了10个深海型剖面浮标的海试样机。除了天津大学的1个浮标安装了NOTC研制的国产CTD传感器外,其余浮标均安装了SBE 37型CTD传感器。这些浮标的最大观测深度均设定为4000米,循环周期为1天。中国海洋大学和HSOE研制的浮标均完成了100个观测剖面,其工作寿命约为6个月,而天津大学的浮标只存活了1.5个月。CSIO对所有观测数据进行了分析,并向QNLM提供了一份技术报告,建议浮标研制单位选用SBE61型和RBR Argo型 CTD传感器替代目前的SBE37型CTD传感器,因为后者是海鸟公司专门为锚泊系统设计的,CTD传感器的缓慢响应时间会导致剖面浮标在上浮观测过程中,特别是在水体剧烈变化的水层(如跃层)中,其观测的温、盐度剖面资料中出现许多小的毛刺,从而会影响剖面浮标观测资料的质量。
2、国家对Argo的当前资助水平和未来前景
2020年,对中国Argo计划来说是非常重要的一年。据估计,大约500个浮标的购置经费已经得到落实。随之而来的问题是,浮标生产商的供货时间和数量,以及合适的布放航次和志愿船等。预计全年布放的各型剖面浮标数量在100~150个之间(包括22个BGC和3个深海型浮标),布放海区主要在西北太平洋、印度洋和南海等海域。
目前,CSIO有9名科研技术人员负责中国Argo和BGC Argo区域海洋观测网的保障和数据管理等工作,而国家海洋信息中心则有2名管理人员专门负责Argo数据的收集工作。
3、2020年布放计划
2020年1-2月期间,FIO和SIO分别在印度洋组织实施了两个专门调查航次,并布放了28个剖面浮标。QNLM已经确定了一个调查航次,将在西北太平洋和南海海域分别布放12个浮标。此外,中国Argo还将在热带西太平洋海域布放20个“核心Argo”浮标,作为中国TPOS-2020计划的一部分,但航次计划还没有最后确定。CSIO还将设计一个专门航次,在西北太平洋和南海海域布放80个HM2000型浮标。厦门大学将在2020年夏季组织一个航次,期间将在东北太平洋的“Papa”站附近海域布放2个BGC- Argo浮标(包含除pH以外的其他5个BGC要素),另一个携带ECO传感器的浮标将布放在西北太平洋副热带环流中心海域。而更多的浮标,则需要寻找合适的搭载航次,其布放海域优先考虑在西太平洋、印度洋和南海。
4、Argo数据在国家科学研究和业务化系统中的应用(包含国家Argo计划网站)
目前,CSIO除了提供全球Argo剖面数据的镜像链接外,还提供自主研制的BOA_Argo网格数据产品(半年更新一次)和经质量再控制的全球Argo散点数据集(每季度更新一次)下载服务,Argo数据及其衍生数据产品已经在国内基础研究和业务化预测预报中得到广泛应用。
中国Argo实时资料中心网站(http://www.argo.org.cn)一直由CSIO运行管理,主要向国内用户和公众传播涉及国际和中国Argo计划组织实施、全球Argo实时海洋观测网和中国Argo区域海洋观测网运维的动态信息,以及利用Argo资料及其衍生数据产品开展基础研究所取得的成果(包括公开发表的论文)介绍等。此外,CSIO还运行管理着一个基于WEB-GIS的全球Argo数据网络共享平台(http://platform.argo.org.cn:8090/flexArgo/out/argo.html),用于向用户提供全球Argo数据的查询、显示和下载等服务。2019年,CSIO还同浙江大学合作创建了一个专门展示BGC Argo计划及其区域海洋观测网建设运行情况的网站,目前正在测试中。
5、国际Argo运行过程中遇到的问题及建议
Argo 2020愿景规划的实施需要那些非Argo成员国(如斯里兰卡、缅甸、巴基斯坦等)的共同参与,他们通常没有能力购置和布放浮标,却能在一些缺少船时的海域提供浮标布放和回收机会。因此,有必要在这些沿海国家加大Argo计划的宣传力度,吸引感兴趣的大学和科研院所的专家学者参与其中,以推进该项工作的组织实施。
6、向CCHDO提交浮标布放时获取的船载CTD资料情况
2019年,中国依然没有提交任何船载CTD仪测站上的高质量CTD资料。我们发现,所有专业调查船上几乎没有装备高精度实验室盐度计,而且一些专门的调查航次也几乎不携带实验室盐度计上船进行比较观测,导致许多船载CTD资料的质量达不到国际Argo计划的精度要求。为此,我们一直在呼吁国内海洋调查领域,亟需高度重视船载CTD仪观测资料的质量,并鼓励调查研究项目的负责人能积极向气候变化预测计划与碳水文资料办公室(CLIVAR & Carbon Hydrographic Data Office,CCHDO)和Argo延时模式质量控制团队提供高质量的船载CTD资料,以保障和提高覆盖全球海洋的Argo资料质量。
(注:该报告按国际Argo计划办公室提供的模板撰写,并以书面形式正式提交原计划于2020年3月在英国南安普敦国家海洋中心举行的第21次国际Argo指导组年会)