西北太平洋上层海洋对台风响应和反馈的预报技术及应用-航次报告
科技部《科技基础性工作专项》重点项目
(Argo浮标布放)航次报告
(2013年5-6月)
一、任务来源
本航次任务来源于科技部《科技基础性工作专项》重点项目—“西太平洋Argo实时海洋调查”(项目编号:2012FY112300)。该项目的目标是在西太平洋海域分批布放35个Argo浮标,补充和维持我国Argo大洋观测网,具备大范围、实时监测深海大洋环境的能力;通过与国际和各国Argo资料中心的网络联接,实现业务化浮标资料采集能力;利用建立的Argo资料海上定标和实验室校正处理系统,以及Argo资料实时/延时处理模式,提高Argo资料的观测精度和可靠性,并有能力自动、快速检验和处理来自全球海洋上3000多个浮标的观测资料;研制Argo网格化数据产品和其他衍生产品,为国内Argo用户提供种类更多、信息更丰富的基础资料;建成Argo资料管理及其共享服务系统,发布Argo实时/延时数据资料,形成业务化运行能力,为国家相关项目提供高质量、高分辨率和高可信度的现场调查资料,更加快速、方便地为国内外用户(包括海洋、气象业务预报部门和科研单位,以及海洋渔业和海洋运输等从事海洋活动的单位、部门和团体等)提供Argo信息和资料服务。
二、调查船
本航次由广州海洋地质调查局的 “海洋六”号科学调查船(图1)执行。该船的主要性能如下:
船长:106米 型深:8.3米 设计排水量:4600吨 主机功率:1900千瓦×3+760千瓦 试航航速:17节 续航力:15000海里 造船厂:武昌造船厂 建成日期:2008年10月 隶属单位:广州海洋地质调查局 |
图1 海洋六号科学考察船
|
三、组织落实
本航次主要搭载广州海洋地质调查局“海洋六”号科学调查船执行的“大洋第29航次任务”,共分为四个航段,浮标布放任务主要安排在第一航段的航途中进行。该航段由广州海洋地质调查局何高文副总工担任首席科学家,调查队由30多名科研人员组成,该航段始于2013年5月27日,结束于6月28日,历时31天。其中Argo浮标布放任务由国家海洋局第二海洋研究所徐鸣泉助理研究员负责实施。
四、调查区域与测站位置
本航次调查区域位于125—145oE、17—20oN所包围的西北太平洋海域,期间共布放了8个剖面浮标(其中5个浮标由科技基础性工作专项资助购置,1个为卫星海洋环境动力学国家重点实验室项目购置,另外2个为宜昌测试技术研究所研制的剖面浮标,前面6个浮标的投放信息见表1)。由于该航段没有安排CTD作业任务,所以未能获取浮标布放点上的CTD比测资料及海水样品。
浮标布放工作始于2013年5月31日,结束于6月3日。其中6个浮标为美国Teledyne Webb研究公司生产的APEX型浮标,;另外2个浮标则为宜昌测试技术研究所研制的国产剖面浮标(采用北斗卫星导航系统通讯)。为了检验国产浮标的工作性能及观测资料质量,把国产浮标和进口浮标布放在同一站点进行比较观测(图2中F01和F02站)。
表1 浮标布放概位表
站位 |
浮标WMO编号 |
设计经度(oE) |
设计纬度(oN) |
投放经度(oE) |
投放纬度(oN) |
投放时间 |
F01 |
2901539 |
127.0226 |
21.0039 |
127.02 |
19.20 |
5月31日 |
F02 |
2901540 |
130.4008 |
20.6061 |
130.38 |
18.81 |
5月31日 |
F03 |
2901541 |
133.4449 |
20.0656 |
133.42 |
18.46 |
6月1日 |
F04 |
2901542 |
137.9656 |
19.3111 |
137.88 |
17.95 |
6月2日 |
F05 |
2901543 |
140.3630 |
18.8118 |
140.17 |
17.69 |
6月2日 |
F06 |
2901544 |
142.9175 |
18.3873 |
142.89 |
17.37 |
6月3日 |
图2 剖面浮标布放位置分布(红色五角星表示APEX型浮标、黑色圆圈表示国产浮标)
五、调查项目与内容
搭载航次的目的是为了布放一批剖面浮标,故观测要素主要包括:水温、电导率(盐度)、压力,以及浮标漂移轨迹等。APEX型浮标的剖面观测深度为0—2000 dbar,漂移深度为1000 dbar,垂向分辨率为0-2000米共73层;而国产浮标的观测深度为0-2000 dbar,漂移深度同样为1000 dbar,采样层次为100层左右,在海面停留时间不超过1小时。
六、调查仪器设备
本航次投放的剖面浮标为美国Teledyne Webb研究公司生产的APEX型Argo剖面浮标和宜昌测试技术研究所研制的的HM-2000型剖面浮标。它们的主要技术指标如表2、3所示。
表2 APEX型Argo剖面浮标的主要技术指标
技术要素 |
技术指标 |
使用寿命 |
最多5年 |
循环周期 |
10天 |
漂流深度 |
1000dbar |
剖面深度 |
2000dbar |
温度测量范围 |
-3~+32℃ |
温度测量精度 |
±0.002℃ |
温度分辨率 |
0.001℃ |
盐度测量范围 |
25~45PSU |
盐度测量精度 |
±0.005PSU |
盐度分辨率 |
0.001PSU |
压力测量范围 |
0~2000dbar |
压力测量精度 |
±2.4dbar |
压力分辨率 |
0.1dbar |
表3 HM-2000型剖面浮标的主要技术指标
技术要素 |
技术指标 |
使用寿命 |
大于1年 |
循环周期 |
2-10天(可调) |
漂流深度 |
1000dbar |
剖面深度 |
2000dbar |
温度测量范围 |
-2~+32℃ |
温度测量精度 |
±0.002℃ |
温度分辨率 |
0.0001℃ |
电导率测量范围 |
0~7 S/m |
电导率测量精度 |
±0.0003 S/m |
电导率分辨率 |
0.00001 S/m |
压力测量范围 |
0~2500dbar |
压力测量精度 |
±0.05%量程 |
压力分辨率 |
0.001%量程 |
七、主要调查成果
本航次顺利布放了8个剖面浮标。根据这些浮标的工作寿命,预计可获得至少900多条温、盐度剖面。截至7月18日共获取了44条温、盐度剖面。
八、浮标资料对比分析
由于该航段没有CTD作业任务,所以在浮标布放点上未获取CTD资料及海水样品,无法通过实验室盐度计测量海水盐度来检验CTD和Argo剖面资料的质量。该报告中仅选取了国产浮标与国外进口浮标的观测资料进行对比分析,以检验国产浮标的工作性能及资料质量。图3为我们选取的3个不同站点上(时间和位置几乎一致)国产浮标与国外Argo浮标观测资料对比。不难发现,国产HM-2000型浮标的盐度值均比APEX型浮标观测的盐度值小,500 dbar以下的盐度平均小0.1701(表4),最大盐度偏差出现在第4号剖面的500 dbar深度处,达-0.2091。而温度观测值则基本一致。
表4 HM-2000型浮标与APEX型浮标的盐度偏差
剖面序号 |
200 dbar盐度差 |
500 dbar盐度差 |
1000 dbar盐度差 |
1500 dbar盐度差 |
1 |
-0.1492 |
-0.1476 |
-0.1760 |
-0.1877 |
4 |
-0.1359 |
-0.2091 |
-0.1679 |
/ |
6 |
-0.1500 |
-0.1342 |
-0.1610 |
-0.1771 |
经与其他Argo浮标及历史资料的比较,确定HM-2000型浮标的盐度观测值存在较大的偏差,从表层至2000米均存在盐度偏小的问题。其原因可能与HM-2000型浮标研制单位购置的FSI CTD传感器存放时间过长,导致电子元器件出现老化等因素有关。
图3 HM-2000型浮标第1、4和6条剖面与APEX型浮标的资料对比
(黑色表示国产浮标、红色表示国外进口浮标)
九、存在的问题与建议
由该航次布放的一个APEX型铱卫星浮标(WMO编号:2901539)传回的数据显示其无法成功进行GPS定位,使该浮标的剖面观测资料缺少经纬度信息,中国Argo实时资料中心已将该情况及时通报了浮标代理商和制造商,以寻找和分析故障原因。另外,一个国产浮标在布放后一直未接收到任何信息,其故障原因还有待进一步分析。
十、致谢
本航次浮标布放任务得到了本航段首席科学家何高文副总工,和首席科学家助理、国家海洋二所马维林研究员的重视和支持,同时还得到了国家海洋二所徐鸣泉助理研究员、王俊助理研究员和全体调查队员,以及 “海洋六”号调查船全体船员的密切配合和倾力帮助,在此一并表示感谢!
中国Argo实时资料中心
二0一三年七月十八日 杭州