如何将浮标纳入Argo计划框架

编辑：admin 时间：2024-12-04 10:42:47 访问次数：

资料来源于国际Argo计划官方网站（https://argo.ucsd.edu/expansion/framework-for-entering-argo/；
https://argo.ucsd.edu/expansion/framework-for-entering-argo/guidelines-for-argo-floats/）

随着剖面浮标的使用逐渐增多，其生成的数据也变得愈加复杂，Argo计划需要在扩大浮标覆盖范围与记录、管理和分发复杂数据所带来的挑战之间找到平衡。在布放浮标前，必须向相关机构完成正式的通报程序。随后，浮标会在24小时内生成可公开获取的经实时质量控制的数据，这些数据会得到进一步质量控制，并存入长期数据库，以支持关键的科学分析。因此，有必要制定相关指南，明确浮标及传感器进入Argo数据流的具体要求。
Argo计划由政府间海洋学委员会（IOC）支持，其目标是在尊重成员国领海权的前提下，提供高质量的全球海洋数据集，用于追踪季节到年际时间尺度及1000公里空间尺度上的海洋变化。尽管各国Argo计划和资料中心需要自行判断是否接收某个浮标的观测数据进入Argo数据流，但Argo指导组（AST）和Argo资料管理组（ADMT）还是制定了这一框架，以协助相关决策。
浮标指南页面更详细地描述了三个阶段的具体内容，而相关表格则全面列出了所有指南和要求。
为了充分利用Argo浮标观测阵并提供气候研究所需的高质量数据，纳入Argo的浮标需满足以下条件：
• 必须遵守Argo管理规则，包括布放前的正式通告程序，以及及时提供经过实时和延时模式质量控制的数据；
• 必须有明确的国家级Argo资料中心进行长期数据维护和管理的计划；
• 应尽量满足核心Argo剖面观测深度（2000米）和采样周期（10天）的要求。需要指出的是，若满足基于核心Argo计划帮助估算海洋状态的数据，同样是符合要求的。
1.新型传感器的开发
Argo计划鼓励为现有参数开发新型和改进后的传感器，同时也支持用于气候研究相关参数的新传感器的研发。最有效的方式是将试验性传感器装载到参与 Argo 计划的浮标上。由于Argo浮标的所有观测数据（包括实验数据）必须公开，因此将所有新传感器的数据整合到Argo的NetCDF格式数据中并不现实。

为了更好地管理传感器从试验阶段到正式获批的过程，Argo将传感器和参数划分为试验部署、全球试点和全球实施三个阶段。
1.1阶段Ⅰ：试验部署
这一阶段包括数量非常少的浮标（少于10个）,传感器可以安装在Argo浮标上（试验传感器的数据仅保存在辅助（Auxiliary）文件中），也可以安装在非Argo浮标上。如果传感器安装在Argo浮标上，那么所有已获批准的传感器数据必须通过Argo数据系统以常规方式发送。目前，核心Argo唯一被批准的传感器是可在2000米深度范围内运行的SBE 41传感器^[1]。Argo数据管理团队整理了一份已获批准的生物地球化学（BGC）Argo传感器清单。

为了满足Argo计划所有观测数据公开透明的要求，同时尽量减轻Argo数据管理团队工作负担，浮标所有者必须自行解码未批准传感器的试验数据，将其发送到Argo资料中心（DACs），并通过辅助目录进行分发。
1.2阶段Ⅱ：全球试点
当获得AST的批准后，即可进入这一阶段，预计需要布放大约100个装载试验传感器的浮标。批准的标准包括：技术成熟度、全球设计合理性、社会效益以及实施计划完善程度。试点阶段的数据将通过主Argo数据系统分发，为了减少对用户的影响会附加适当的质量控制标记。在这一阶段，必须严格遵循 Argo 的通用指导原则，所有元数据、技术变量和观测数据变量必须被明确界定，并且要有详尽的文档记录。这些已批准的变量在 Excel 表格中以及 Argo 用户手册中有详细列出，以确保所有相关信息能够被有效管理和共享。

目前，核心Argo批准的四个变量包括：温度、盐度、压力和电导率；BGC-Argo批准的六个变量包括：溶解氧、叶绿素、颗粒物后向散射（BBP）、硝酸盐、pH值和光照强度。表格中还列出了所有中间变量，要查找已批准的海洋状态变量，可在“核心/生物/中间"列中查找标注为“c"和“b"的变量。
目前核心Argo全球试点阶段的三种传感器包括：SBE 41（适用于2000米以内深度）、SBE 61和RBR CTDs^[2]。
1.3阶段Ⅲ：全球实施
这一阶段是在传感器准备就绪并展示其优势后，提交给IOC执行委员会和AST审议并批准。传感器会安装在约1000个或更多的浮标上，数据将通过主Argo数据系统进行分发。因此也必须满足Argo的通用指导原则、数据质量和管理要求。

2.Argo浮标指南
随着剖面浮标的广泛应用，许多未参加Argo 计划的科学家也在考虑将他们的剖面浮标纳入 Argo 系统。为此，AST和 ADMT根据阶段I到阶段III制定了一个框架，用于将浮标数据纳入Argo数据流，下面将详细描述各个阶段的具体指南。

2.1阶段Ⅰ：试验部署与数据分发的辅助目录
试验性传感器已安装在配备CTD传感器的Argo浮标上，但其性能和准确性尚未确定。如果传感器安装在Argo浮标上，已获得认证的传感器获取的数据将以 Argo NetCDF 格式上传至全球Argo资料中心（GDACs），试验性传感器观测数据则被要求存放在GDAC的“aux"目录中。试验传感器也可以在Argo系统之外进行测试。

为了满足Argo的要求，确保所有测量数据透明且对公众开放，并减轻ADMT的负担，Argo在GDAC建立了辅助目录，该目录只分发但不负责管理这些数据。关于这些目录内容和数据访问方式的文档说明是强制性的，且由浮标所有者负责提供。浮标所有者还需要提供联系信息，以便用户对数据的使用进行提问。
如果经过一段时间的测试，试验传感器符合Argo的要求，可能成为新的全球任务的一部分，浮标所有者需要向AST和IOC提出批准申请，将这些数据纳入Argo数据流。
对于安装试验传感器的浮标，所有的通用要求、数据质量和管理要求都必须符合指南表中的规定。对于BGC-Argo浮标，除核心数据外，还需要额外满足各DAC的要求。
试验传感器的数据必须符合辅助目录的要求。
2.2阶段Ⅱ：全球试点和获准在Argo 数据流中分发
当新开发的传感器能够满足Argo对观测精度和质量控制的要求时，无论是用于测量现有参数还是新增参数，这类传感器通常会被大规模安装到 Argo 浮标观测网中。建议向 AST提交基于这些传感器的试点研究计划。该研究需具备足够的规模，以验证新传感器在不同海洋环境下的性能。同时，还需要向 ADMT提交传感器的详细说明、观测参数、元数据和技术信息。

一旦试点研究计划获得批准，传感器采集的数据将被存储在Argo 数据系统的主文件中（NetCDF格式）。然而，在初期，这些数据会被列入“灰名单"，即质量控制标记为2或3。若后续延时质控后确认数据质量达标，则可以对质控标志进行升级。
此外，需要满足 Argo 指南中所有通用要求，同时逐步完善数据质量和管理相关的细则要求。对于BGC-Argo 浮标，除核心数据之外的观测数据还需额外满足各DAC的要求。
2.3阶段Ⅲ：全球应用与全面纳入 Argo 数据流
在这一阶段，传感器的性能和精度已得到全面验证，并建立了完善的数据质量控制流程。通过批准的传感器会被正式列入 Argo 参考表（Ref Table #27），其传感器特性及测量的参数详细记录在 Argo 用户手册的参考表 3 和相关参数列表中（相关网址链接为http://www.argodatamgt.org/content/download/30910/209488/file/argo-parameters-list-core-and-b_CS_20180129.xlsx）。

在部署任何Argo浮标之前，必须向 Argo 信息中心提交通告，并提供完整的传感器清单。Argo浮标的基本要求是装载已获批准的用于测量温度、盐度和压力，且其观测精度符合标准的传感器。观测周期建议为10天，剖面最大深度为2000 dbar，悬停深度为1000 dbar。同时，所有批准的 Argo 参数必须满足数据质量和管理方面的通用要求。
目前，唯一被批准的CTD传感器是SBE 41（最大工作深度为2000米）。其他试点传感器包括 SBE 61、工作深度超过 2000米的SBE 41 以及 RBR CTD。核心Argo已批准的观测参数包括温度、盐度、压强和电导率；BGC-Argo已批准的参数包括溶解氧、叶绿素、颗粒物后向散射（BBP）、硝酸盐、pH值和辐照度。
除此之外，必须完全符合指南中列出的所有通用要求和数据质量、管理要求。对于BGC Argo 浮标，除核心数据之外的观测数据还需额外满足各DAC的要求。

[1] 注：加拿大RBR CTD传感器于2021年12月获得国际Argo的认证。

[2] 注：SBE41和RBR CTD均已获得国际Argo认证。

3.Argo浮标指南表

3.1 通用要求

要求	说明	监督责任人
浮标及其数据符合Argo治理规则（IOC XX-6; IOC-EC_XLI.4）	项目负责人（PI）需确保浮标的管理符合Argo治理规则,包括使用国家联络点发布浮标布放通告和漂入专属经济区（EEZ）的情况。	Argo信息中心（AIC）将监控浮标是否符合Argo治理规则。如果浮标不符合规定，AIC将通知国家联络点,他们应采取必要的行动。
浮标有整个生命周期内的联络点,以及浮标失效后的数据处理联络点	AIC要求所有通过世界气象组织（WMO）编号标识为Argo浮标的浮标均需设有固定联络点。如果国家计划或研究团队中的个人责任发生变化,必须保持联络点的连续性。PI必须考虑浮标的长期所有权和责任管理。	负责部署浮标的国家计划中的联络点。如果AIC对某个联络点不确定,将参考相关国家计划的联络点。
浮标PI可在浮标搁浅时安全回收浮标	一旦浮标成为Argo观测网的一部分,PI必须自始至终负责该浮标,或明确委托责任。浮标不能因为漂出了PI的研究区域或完成了初始目的就不属于Argo浮标。将这种责任委托给国家计划的联络点是有可能的,需要具体情况具体分析。	得到国家联络点支持的AIC。

3.2 数据质量和管理要求

要求	说明	监督责任人
数据需有完整的端到端路径	在PI向国家计划提议某浮标成为 Argo 浮标前，必须达成以下路径协议： • 数据通过Argo资料中心（DAC）进行远程传输 • 准备包含所有浮标测量参数的实时文件以便通过DAC 提交至全球电信系统（GTS ）和 GDAC •对所有参数进行实时质量控制 •为所有参数建立一套公认的延时模式质量控制（DMQC）程序 •为所有已获批的参数指定并建立一个DMQC小组 • DMQC小组承诺长期维护数据，并能响应ADMT提出的新需求当一个浮标被分发到AIC并被加入到Argo数据系统中时，必须已经建立了一套完整的数据质量控制和管理流程，这标志着该浮标正式成为Argo观测网的一部分。	如果是已经建立的Argo联系点，那么通知人的责任是确保所有必要的事项都已安排妥当。如果浮标是从新的来源分发到AIC，AIC应该检查PI是否已经准备好履行这些义务。
数据需满足 Argo计划对精度和垂直采样特性的要求	在Argo系统中已建立的参数，新传感器必须证明能够满足Argo计划对精度和垂直采样的要求，方式包括通过同行评审的论文来确立。如果没有已发布的要求说明， AST和ADMT将评估提案或制定要求说明。	由 AST 在 ADMT 的建议下负责评估和确认。
PI已与公认的DAC和延迟模式小组达成数据管理协议，包括提供所有技术和元数据	建议 PI 在申请经费前，与公认的 Argo DAC 就实时和延迟模式活动的路径进行协商，包括及时提交适当的技术数据和元数据。如果需要处理额外的浮标、传感器和参数，Argo DAC可能需要额外经费来支持增加的人力成本。	实时数据中心（RT DAC）负责在接受新浮标数据前确保必要的安排已到位。此协议需在浮标布放或通告前由 RT DAC 和 PI 共同达成。
Argo 数据系统中新增传感器和参数需经 AST 和 ADMT 批准	Argo 要求所有 Argo 浮标的传感器数据均需在GDACs 中公开可用。Argo参数名称列表（见《Argo 用户手册》参考表 3）不能随意扩展，以免破坏 Argo 数据系统的稳定性。只有在传感器具备合理的未来应用前景且能实现大量部署和全球分布时，AST和ADMT才批准新增传感器和参数，由PI提供参考表3以外的新增传感器数据的变量名。	由 AST 在 ADMT 的建议下批准新增传感器和参数。

3.3 DAC 对核心数据以外数据的要求

为了能够接受并分发源自国家项目布放的标准型和BGC-Argo浮标的核心以外的数据，这些数据包括温度、盐度、压力以及BGC参数（溶解氧、叶绿素、颗粒物后向散射、硝酸盐、pH值和光照强度），DAC必须满足以下要求：
要求	说明	监督责任人
能够满足日益发展的ADMT的要求，并长期有效地管理和保存这些数据	随着Argo计划的不断发展，ADMT已对Argo数据系统进行多次调整。最近的一次重大变更是引入了Net CDF v3格式文件，对剖面、轨迹、技术和元数据的内容与存储产生了深远影响。DAC需要承担更新或转换历史文件的工作。此外，还包括重新处理数据以审查TNPD浮标及提供更完整的传感器元数据等较轻的工作任务。对于核心任务以外的浮标，这种工作量尤其大。因此，DAC和PI需在浮标接入Argo系统前，认真考虑浮标数据的长期责任。	DACs需确保在接受新浮标数据之前，已安排好必要的资源，并且在浮标布放或通告前，由DAC与浮标PI达成一致。
DMQC组需同意长期进行校准和质量控制	ADMT有时会要求DAC基于对传感器性能的新认识，重新审查已批准变量的DMQC。浮标需制定长期责任计划，确保浮标数据不会被遗弃。	DAC应在浮标布放或通告前和浮标PI之间达成一致，明确谁负责在其目录下的浮标的短期和长期DMQC。
PI需提供足够的元数据	PI必须承诺向DAC提供由ADMT随时定义的必要元数据。	DAC应将所有不符合ADMT元数据要求的浮标情况通知各国家联络点。

上一篇：没有了
下一篇：联合国政府间海洋学委员会关于ArgoXX-6号决议的实施原则