1.引言

2018年，联合国教科文组织政府间海洋学委员会（IOC）执行理事会第51届会议批准了纳入Argo计划的六个生物地球化学（BGC）任务参数（详见网址https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000372521的IOC/EC-LI/3EC-LI/4.8号决议），并为Argo未来新增任务参数制定了框架（详见网址https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000265129中IOC/EC-LI/2附件9第三节）。随后几年，Argo组织针对新BGC传感器和新CTD的使用进行了成熟度和成本效益评估。根据IOC-UNESCO在采用新任务参数时使用的术语，Argo组织内部分3个阶段来跟踪新传感器的进展，分别是试验（experimental）阶段、试点（pilot）阶段和全球（global）实施阶段。随着Argo计划的持续扩展，明确定义这三个阶段及如何过渡的需求变得日益明显，此外，还需要建立一个既支持传感器试验又具备过滤作用的框架，以防止试验阶段的传感器涌入并危及Argo计划的全球任务。

本文的目的是描述该框架以及新传感器和新任务参数进入Argo计划的途径，包括试验、试点和全球实施三个阶段。这里所概述的途径遵循IOC-UNESCO发布的关于新任务参数的指南，但我们将其扩展到包括新传感器，并增加了对Argo数据处理系统的考虑，以防止其在不必要的情况下负担过重。在此框架下，部分试验可以进展到试点阶段或全球实施阶段，但部分试验将无法跨越试验或试点阶段。因此，本文档将向用户提供所需程序的透明度，并为每个阶段需要完成的工作提供实用性指导。

2.定义

本文档使用的术语定义如下。

任务参数

任务参数是指由IOC-UNESCO批准的通用海洋状态参数。一个任务参数可能涉及多个海洋状态参数。例如，在“下行辐照度”任务参数下，可以有多个具有特定波段的海洋状态参数，如“412纳米波段的下行辐照度”或“443纳米波段的下行辐照度”等。

海洋状态参数和中间参数

海洋状态参数是为已批准任务参数服务的最终计算参数，中间参数是用于计算海洋状态参数的传感器原始输出。例如，溶解氧是一个海洋状态参数，Optode传感器输出的相位是中间参数，用于计算Optode溶解氧浓度。

Argo参数标签

Argo参数标签是一个字符串，用于命名Argo NetCDF文件中的变量。这些变量用于存储来自海洋状态参数及其相关中间参数的数据。例如，溶解氧的Argo参数标签为DOXY。所有Argo参数标签请参见Argo参考表R03（https://vocab.nerc.ac.uk/collection/R03/current/）。海洋状态参数以“c”-或“b”-参数标签列出，它们相关的中间参数被列为“ic”-或“ib”-参数标签。

新任务参数

新任务参数是尚未被Argo和IOC-UNESCO批准的新通用海洋状态参数。

新型传感器

如果传感器采用新的传感原理（例如RBR感应式CTD与SBS电极式CTD），或者如果它来自不同的原始制造商（例如Aanderaa与SBS Optode），则被认为是一种新传感器。现有传感器的重大修改（例如Aanderaa 3830与Aanderaa 4330 Optode，其温度传感原理不同）需要由Argo专家任务小组评估其是否构成新传感器。根据修改的程度，可加快评估进度。在对现有传感器进行微小修改的情况下（例如，SBS63与SBS83仅在相同硬件组件和相同数据流的包装方面有所不同），它可以跳过试验阶段，并根据Argo专家任务小组的评估结果确定为试点传感器。评估需要相关的元数据、校准方案、数据处理和质量控制程序，并通过Argo资料管理组（ADMT）审核。

3.实施指南和要求

本节描述了通过试验、试点和全球实施3个阶段推进新任务参数或新传感器的过程。它们基本上遵循相同的顺序和要求，但针对新的任务参数将有额外的要求：必须通过IOC-UNESCO的批准，才能使新的任务参数被批准为全球实施的新Argo海洋状态参数。

一些试验传感器和任务参数无法推进到全部3个阶段，或者无法取得足够的进展来进入下一阶段。如果Argo指导组（AST）决定终止对试验传感器或任务参数的评估，Argo将不接受新的布放。评估期终止的试验阶段数据仍可通过Argo数据系统向用户提供。

在此框架下评估新的传感器设计或传感器修改是一个漫长而持久的过程，因此，传感器制造商应规划出一些传感器版本的重叠部分，以便评估改进后传感器的互操作性，包括根据浮标现场数据进行相互比较。

以下部分描述了通过3个阶段的推进步骤：试验、试点、全球实施。

3.1从试验阶段到试点阶段

3.1.1现有任务参数的新传感器

如果传感器的可行性尚未得到充分证明，则被视为试验性的。在试验阶段，负责人（PI）应致力于改进传感器技术，并至少与一个Argo资料中心（DAC）合作制定适当的数据管理协议和词汇表；来自试验阶段的传感器数据应提交README文件，或以自解释的格式，上传到全球Argo资料中心（GDAC）的辅助目录（aux）中。最初，对于试验阶段传感器，并没有定义好的剖面或元数据词汇表，但Argo强烈建议尽可能使用现有名称（例如，R03（https://vocab.nerc.ac.uk/collection/R03/current/）, R25（https://vocab.nerc.ac.uk/collection/R25/current/）, R27（https://vocab.nerc.ac.uk/collection/R27/current/）, L22 （https://vocab.nerc.ac.uk/collection/L22/current/））。

将新传感器引入Argo数据系统对已经超负荷工作的DACs来说是一项负担，因此在试验阶段，大部分数据管理工作应由部署该试验性传感器的PI完成，或者应向相关国家计划或研究项目的DACs提供足够的资源来承担此项额外责任。如果是后者，PI应在提案过程中与DACs接洽，规划适当的资源。

为了从试验阶段推进到试点阶段，传感器技术和数据管理可行性必须得到证明。PI有责任证明以下（a）-（b）两类中每一类的可行性。每类证明将由相应的Argo专家团队进行评估。强烈鼓励传感器制造商与这些团队和Argo团体合作以加快评估进度。所需传感器或浮标的数量将根据应用情况（例如，新CTD与新BGC传感器）而有所不同。Argo专家团队必须判断是否从足够数量的传感器/浮标获取了数据，以进行统计上的可行性评估。

（a）传感器技术可行性：必须证明新传感器能够在剖面浮标上提供多年的可靠数据。传感器性能应达到或超过Argo文档或科学实施计划中为目标任务参数定义的预期性能。性能评估将从传感器寿命、任务有效性（例如功耗、通讯成本）、处理后的任务参数准确度和精度，以及与现有数据的互操作性等方面进行。对于新传感器，其性能应与测量相同任务参数的已批准传感器（如Argo参考表R27所列）相当（或更好）；应提供与性能相关的传感器设计技术细节以及传感器校准协议，以便进行互操作性评估；必须发表经过同行评审的文章或技术报告，评估传感器在类似Argo任务中的性能；如果存在其它令人信服的优势，可以斟酌考虑降低某些标准；应仔细检查是否存在系统性偏差；对于BGC传感器，技术可行性应由BGC技术任务组审查；对于非BGC传感器，技术可行性应由其他任务组审查，并根据需要任命专家。

（b）数据管理可行性：必须证明DACs有能力处理原始传感器数据以得到目标任务参数。为此，应完成实时处理文档草案并由ADMT审查。此外，应完全开发用于BR-或R-文件以及元数据文件的词汇表，这意味着需要根据Argo数据管理实践提议新的“b”，“c”，“ib”，“ic”标签；应努力实现标准化跨平台的传感器输出和传感器任务配置，以减轻DACs的负担；至少有一个DAC必须证明其有能力将原始数据处理成目标任务参数，并将提议的数据文件上传到GDACs的“aux”目录；这些结果应在年度ADMT会议上进行展示和审查。

（a）和（b）的结果将提交给Argo指导组，以批准进入试点阶段。

只有经批准的试点传感器才能在R03中具有相应的Argo参数标签，在R27中具有相应的传感器标签，并将其数据通过Argo GDAC的常规“dac”目录分发给用户。

3.1.2 新任务参数

用于新任务参数的传感器必须在早期开发过程中向AST提出，这是为了确保任何新的任务参数即使在试验阶段，也不会引起沿海国家因海洋安全而提出的反对，并且尽可能不损害Argo在IOC-UNESCO指导方针下运作的能力。

根据IOC-UNESCO的要求，每一个新的Argo任务参数都必须经过一个试验阶段，需要评估和证明以下内容:

A.技术成熟度；

B.令人信服的全球设计和实施计划等；

C.为研究和社会服务带来重大利益的潜力。

在这里，我们将新任务参数的这些要求扩展为包括（a）-（b），加上（c）：科学可行性，对于新的任务参数，应向AST提出全球范围的潜在科学效应和业务服务数据的有用性，并予以核准。

A-C和（a）-（c）的结果将提交AST批准，以进入试点阶段。为了将试验阶段的新任务参数推进到试点阶段，必须在国家计划中得到广泛的支持，必须有一个强大而多样化的用户群对此进行宣传并帮助确保数据流，此外，沿海国家还需允许在其专属经济区进行此类测量。

在试验阶段，来自试验任务参数的所有数据将通过Argo GDAC的“aux”目录分发给用户。只有批准的试点任务参数才会有相应的Argo参数和传感器标签，并将其数据通过Argo GDAC的常规“dac”目录公之于众（详见IOC/EC-LI/2附件9，§30）。

3.2 从试点阶段到全球实施阶段

当符合第3.1节的标准时，新的传感器和新的任务参数被认为处于试点阶段（由AST评估）。欢迎PI以外的其他感兴趣的各方贡献资源参与试点阶段。在试点阶段，原始数据应在Argo GDAC的“dac”目录中以近乎实时的方式发布，经批准的参数标签在R03中，传感器标签在R27中。最初，在试点阶段分发未经QC处理的原始数据（质控标记符为“0”）是可以接受的，直到QC程序开发完成。

在试点阶段，传感技术应继续在各种操作环境和地区进行完善和测试，还应论证制造和校准的可扩展性。如果尚未这样做，则应与商业合作伙伴合作，以探索全球Argo计划所需规模生产的可行性。此外，在试点阶段应进行RTQC和DMQC方法的开发和验证。鼓励与ADMT密切合作，以确保所有DAC都能执行所制定的质控方法。应向DACs提供足够的资源，以承担这些额外的责任。

为了从试点推进到全球实施，传感器技术和数据管理必须为全球实施做好准备。因此，必须有多个DAC成功地管理这些新传感器的数据，并具备足够的知识来执行实时和延时模式质控程序及其校正。

（a）传感器技术: 传感器可商业化获取，并且供应商已证明有能力按全球观测网所需规模制造高质量传感器。存在特性良好的传感器校准和漂移校正方法。数据质量应符合Argo文档中定义的预期准确性标准。除非在Argo文档和元数据字段中讨论并记录了预先确定的异常，否则来自新传感器的现有任务参数的数据应由最终用户进行互操作。技术就绪情况应由BGC-TTT或其他专门的专家任务小组进行审查。

（b）数据管理：涉及实时和延时模式质控及校正方法的Argo文件必须由多个DACs发布和审查，以评估其实施能力。有实时校正、延时模式质控和数据校正的跟踪记录，理想情况下要求跨多个DACs进行。ADMT应审查数据管理的准备情况。

上述结果将提交给AST和ADMT，以批准进入全球实施阶段。此外，对于新的任务参数，要从试点阶段推进到全球实施阶段，需要获得IOC-UNESCO的批准。这是一个漫长的过程，涉及编写白皮书并在IOC-UNESCO大会上进行陈述，因此需要足够重视。

当数据可供全部用户使用，而不仅仅是专家组使用时，新传感器或新任务参数则被视为处于全球实施阶段。应注意，一旦新传感器或新任务参数进入全球实施阶段，其性能跟踪和相关数据质量应纳入OceanOPS的常规观测网络监控程序。

4.概要示意图  

5.示例

以下示例取自Argo历史，当时上述正式流程或IOC-UNESCO关于新任务参数和新传感器的指南尚未建立。这些示例回顾性地描述了它们如何契合该流程和要求，也突显了整个流程（从试验到试点再到全球实施）所需的持续时间很长。

5.1 新的溶解氧（DOXY）传感器：Aanderaa optode 4330

2008年，Aanderaa推出了一款新型4330溶解氧传感器。在此之前的3830型号是一种经过批准的DOXY传感器。2003年，Argo- O₂开始在Argo浮标上加载，且已在多个浮标平台上实施，并建立了数据处理和质控程序。

3830和4330型号都通过相同的发光猝灭原理感知氧气，使用相同的光学元件、相移技术和传感箔（PreSens PSt3型）。4330型号为相移技术增加了一个参考读数。与3830型号相比，4330型号的主要区别在于其先进的温度探头，通过将环境温度读数与传感器的大热容量解耦，从而提高环境温度读数的准确性。

（a）. 传感器技术可行性：4330型号在溶解氧观测的敏感部件上使用与成熟的3830型号相同的传感原理、部件和评估程序。它们在机械封装上有所不同。此外，型号间的温度测量部件不同。实验室试验表明，4330的温度测量性能优于3830的温度输出，即改进了现场观测。

由于Aanderaa 4330型号的溶解氧传感器部分与已经过验证的Aanderaa 3830型号相同，并且在温度测量（即DOXY传感的“次要”部分）方面进行了性能改进，且技术可行性在不同研究中得到了证明。

（b）. 数据管理可行性：4330型号在传感器参数（例如相移）上使用的术语与3830型号略有不同，其增加了一个新的红色LED参考相移，并且校准系数的数量也不同。然而，校准原理（当时为批量箔片校准）以及计算原理是相同的，即除了术语更新和方程的微小修改（例如，多项式项的数量）外，它遵循已建立的3830型号的处理程序。

这使得Aanderaa 4330型号传感器有资格进入试点实施。

a）传感器技术：在随后的几年中，多个观测计划使用了Aanderaa optode 4330型号传感器。他们的经验证实了传感器的可靠性及其数据的准确性，与之前的观测一致。Aanderaa optode 4330型号始终以优异的质量生产，是BGC-Argo传感器中故障率最低的。

b）数据管理：几个DAC能够根据共同的数据处理文档处理Aanderaa optode 4330型号溶解氧传感器观测数据。随着传感器使用数量的增加，传感器性能（包括传感器校准）得到了小幅改进。

这使得Aanderaa 4330型号传感器有资格进入全球实施。

参考文献

Bittig, H. C., and Coauthors, 2012: A novel electrochemical calibration setup for oxygen sensors and its use for the stability assessment of Aanderaa optodes. Limnol. Oceanogr.: Methods, 10, 921–933, https://doi.org/10.4319/lom.2012.10.921.

Bittig, H. C., and Coauthors, 2018: Oxygen Optode Sensors: Principle, Characterization, Calibration, and Application in the Ocean. Front. Mar. Sci., 4, 429, https://doi.org/10.3389/fmars.2017.00429.

Johnson, K. S., and Coauthors, 2015: Air Oxygen Calibration of Oxygen Optodes on a Profiling Float Array. J. Atmos. Oceanic Technol., 32 （11）, 2160–2172, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-15-0101.1.

5.2 用于测量压力、温度和盐度的新传感器:RBR CTD

2015年开始布放了若干配备RBR CTD的浮标，以测试这种新CTD的可行性。RBR的感应式电导率池采用了与基于电极的SBS CTD不同的传感原理。此外，RBR CTD的低纵横比允许海水自由流过测量池，而不需要像SBS CTD那样使用泵。因此，RBR CTD在2015年被Argo视为新传感器。

在随后的几年中，开展了大量工作来证明RBR CTD的传感器技术和数据管理的可行性：

（a）传感器技术可行性：这方面通过两篇同行评议论文得到证明（Nezlin et al., 2020; Dever et al., 2022）。两篇论文都证明了RBR CTD盐度测量的长期稳定性。此外，Dever et al （2022） 表明，通过使用温度时间滞后、压力二次依赖关系以及制造商级别的单元校准，RBR盐度测量的静态准确度显著提高。这些改进使得RBR CTD的盐度测量准确度与SBS CTD相当。

（b）数据管理可行性：这方面可通过Argo QC手册创建的关于RBR CTD测量数据的实时和延时模式质控及校正的新章节得到证明。RBR盐度的校正程序包括对未进行制造商单元校准（2021年4月之前）的测量池的压缩性校正，以及来自Dever et al （2022） 的热滞后校正。ADMT也同意，经过制造商单元校准（2021年4月之后）的RBR盐度在实时处理时可以分配PSAL_QC = “1”，从而承认RBR盐度与Argo中其他现有盐度数据相当。为了便于将元数据整合到Argo数据文件中，RBR是第一个在其OEM查找系统中提供与Argo元数据文件变量名直接对应的元数据的传感器制造商。

最终，在2025年的第26届AST会议上，RBR CTD被批准进入全球实施阶段。

参考文献

Nezlin, N. P., and Coauthors, 2020: Accuracy and long-term stability assessment of inductive conductivity cell measurements on Argo floats. J. Atmos. Oceanic Technol., 37, 2209–2223, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-20-0058.1.

Dever, M., and Coauthors, 2022: Static and dynamic performance of the RBR argo3 CTD. J. Atmos. Oceanic Technol., 39 （10）, 1525-1539, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-21-0186.1.

6. 附录:IOC-UNESCO文件

6.1. 当前批准的Argo任务参数列表

表1:IOC-UNESCO核准的Argo参数清单（撰写本文时）及其在其它用法中的相应术语。见https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000265129的IOC/EC-LI/2附件9 。

Argo b参数CDOM、UP_RADIANCE、CP和BISULFIDE与IOC/科学计划参数列表中批准的任务参数没有对应关系。它们是遗留参数，早于本文档中的框架。

6.2 EC-LI/Dec.4.8：Argo全球剖面浮标阵列的能力发展

完整文档：https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000372521

文章中给出了决议EC-LI/4.8。其章节“I.全球实施Argo浮标观测的六个新生物地球化学参数”采纳了当前的6个BGC-Argo任务参数作为Argo观测的一部分，而章节“II. 批准Argo额外新参数的框架”采纳了以下框架：

Argo浮标上的试验性新参数将通过各国国家研究计划进行测试，流程应符合《联合国海洋法公约》；

同意Argo指导组可以根据技术准备程度、全球设计和实施计划以及为研究和社会服务带来重大效益的潜力等要求，指定Argo批准的试点参数，在Argo的通知制度（IOC决议EC-XLI.4）及其自由开放数据政策下部署，允许对结果进行科学评估的有限期间内进行；并请求Argo指导组和GOOS指导委员会将Argo批准的试点结果提交给IOC理事机构批准，然后进入全球实施阶段。

6.3 IOC/EC-LI/2 附件9, 第4.8项：ARGO剖面浮标观测网的能力发展

完整文档：https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000265129

其章节III. 关于“Argo新参数的拟议框架”涉及Argo超越当前BGC任务的进一步扩展：

27. Argo全球海洋变量的未来演变必须提交给IOC成员国审议和批准，这是在Argo运作透明和开放的强大原则下进行的。如果没有沿海成员国的参与和支持，Argo不可能成为一个全球计划并为所有国家带来利益。

28. Argo正在按照海洋观测框架实施一个“基于准备情况”的框架，以评估可能的新参数。如果一个新参数正在开发中，它将经历三个阶段：试验阶段、全球批准的试点阶段和全球实施阶段。

29. 携带用于试验性参数传感器的Argo浮标必须在符合《联合国海洋法公约》的方式下运行，这些传感器是在国家研究计划下开发的。如果成功完成试验阶段，提议者将向Argo指导组提交提案，寻求批准进行全球试点。

30. 在评估是否批准全球实施时，Argo指导组将确保满足几个关键要求：技术准备程度（由试验阶段证明）、全球设计和实施计划、对研究和社会服务带来的重大效益。全球实施的批准将允许有限数量的新传感器在多个海区进行测试，并且数据通过Argo数据系统分发，以进行公开透明的评估。因此，这些浮标将在Argo当前的通告机制（决议IOC/EC-XLI.4）下运行。这正是在Argo计划中运行的经Argo组织批准的BGC浮标的当前状态。

31. 如果Argo组织批准的试点被认为成功，Argo指导组和GOOS的领导层将与IOC成员国分享结果，然后将寻求批准，正式将新参数纳入Argo计划下进行全球实施，并在Argo系统下运行。

32. Argo指导组正在寻求IOC成员国的意见和协助，以制定这个关于Argo新参数的框架。IOC通函2714中供评论的拟议决定的第二部分采纳了未来Argo新参数的这一框架。