1、 深海Argo

      2015年3月在法国布雷斯特召开的AST-16会议上，来自Scripps海洋研究所的Nathalie Zilberman博士和来自法国海洋开发研究院的Guilaume Maze博士代表深海Argo工作组报告了深海Argo计划的实施情况。目前小于2000m的上层海洋观测主要依靠时空分辨率较高的传统Argo观测网；而大于2000m的深海水文观测被限制在每10年重复一次的大洋断面调查以及观测时间较短的锚碇浮标阵列，且这些观测从空间分布上来说也是极其稀疏的。科学界对更多深海资料的需求也越来越强烈。随着深海CTD传感器的开发，一种观测深度可达4000~6000m的深海Argo浮标正在研发中。目前急需一个有关深海温盐观测的科学规划，而于2015年5月在澳大利亚霍巴特召开的深海Argo科学研讨会提供了一个千载难逢的机会，使人们有机会展示深海Argo浮标和其他观测技术，加深对深海经向翻转流的认识。

      这个科学研讨会的主要议题包括以下几个部分：

      1）明确深海Argo的主要科学问题：深入探讨热量、淡水以及海平面等的收支情况；深海水团年代际变化特征；估算包括经向翻转流在内的深海环流平均和年代际变化特征。

      2）确定实现深海Argo计划目标所需的观测样本量。

      3）分析针对深海Argo观测网建立的布放计划。

      4）讨论有关实施深海Argo计划的国际合作问题。

2、 Argo计划的扩展

      2.1 季节性冰覆盖海区

      2014年，随着欧盟研究基础设施联合体计划（ERIC）的启动，Argo计划在北欧和南大洋等海域内的季节性冰覆盖海区的扩展活动也随之开始。该项目将会与其他项目一起开展Argo计划在上述海区的扩展活动，其经费来源主要由各欧盟成员国提供，欧盟也会配置一定的资金。就Argo计划向季节性冰覆盖海区的扩展活动而言，欧盟最初的目标也仅仅是维持上述海区内Argo浮标的有效覆盖。

      北欧海域目前有62个浮标覆盖，这已经超过了39个浮标的最初计划，而来自芬兰、德国、挪威、波兰和英国的2015年布放计划足以维持目前的水平。

      对于南大洋海域，欧盟关注的重点也仅仅在大西洋部分。覆盖威德尔海需要维持一个由80个浮标组成的观测网。2014年，仅有29个浮标在威德尔海域活动，并且由于新型NEMO浮标出现技术问题，原计划2014年年底由“北极星”号考察船在威德尔海布放27个浮标的计划不得不取消。所有位于威德尔海的浮标都需要安装防冰装置，并加载RAFOS天线以方便获知浮标在冰下时所处的位置。为此，德国Alfred-Wegener研究所（AWI）已经在该海域布放了一个可维持到2016年的声源定位系统。

      有关北极海域多年冰覆盖海域的试验项目（如Iaoos、NAOS和ACOBAR）也正在进行当中，并且将在2016进入评估阶段。冰系浮标已经在北极海域的国际合作计划中使用，因此需要与这些团体建立紧密联系。AWI研究所已经在Fram海峡北部建立了一个多学科、全年运行、从海面到海底的观测站，并且表达了支持Argo计划向Fram海峡北部扩展的意愿。AWI同时也负责北极预报项目（Polar Prediction Project，简称PPP）的协调工作，该计划直接服务于2017年的北极预报年。该项目同样表达了在北极海域利用Argo浮标进行观测的意愿，并且认为这将为北极预报年的成功起到巨大的作用。

      2.2 边缘海

      此次会议对Argo计划向边缘海扩展的实施情况进行了评估。2015年初，大约有200个浮标活动于日本海、南中国海。墨西哥湾、加勒比海、红海、波斯湾、印度尼西亚海、北海、波罗的海、地中海和黑海等边缘海。如果根据传统Argo浮标密度两倍的要求（即3°×3°的网格中有2个浮标），有些海域远远没有达到覆盖要求（如墨西哥湾、加勒比海、南中国海和印度尼西亚海），然而像东海/日本海、北海、地中海和黑海等边缘海内的浮标数量则远远大于浮标目标数量。2015年初各边缘海的浮标数量与浮标目标数量见表1，除了北海和波罗的海，Argo计划向边缘海扩展的目标已经完成了85%，但需要指出的是，目前一些海域（如东海/日本海）的浮标数量远远高于目标数量；另外，在一些海域中，观测网也并非是分布均匀的，如地中海中的浮标都分布在其北部海域。

 表1 2015年初Argo计划向边缘海扩展实施情况

（*注意北海和波罗的海可视为北冰洋的一部分）

      大多数边缘海内的浮标观测周期为10天，然而，地中海和黑海的大部分浮标观测周期为5天，并且采用深浅剖面相结合的方式。采用这种特殊的观测模式主要是为了适应地中海的特殊环境。

      一些边缘海（地中海、北海和波罗的海）中的浮标安装有生物地球化学传感器或光学传感器，尤其是在地中海，其20%的浮标装载了这些传感器。位于边缘海的浮标采用铱卫星双向通讯可以有效地提高浮标的存活率（减少海表面漂流时间，以防止搁浅和避免渔民捕获）。在一些边缘海中已经采用了这类浮标，尤其是地中海和黑海海域，60%的浮标采用了铱卫星通讯，这样可以更改浮标的观测周期和观测要素。

      关于边缘海浮标的焦点问题是浮标进入其他国家的专属经济区和领海的处理问题。目前的通常做法是，当某一浮标进入其他国家的专属经济区或领海后，AIC会对外发出公告，并将公告内容以电子邮件的方式发送给该国的海洋政府机构。

      2.3 西边界流海域

      日本东北大学T. Suga教授汇报了Argo计划向西边界流海域的扩展情况。目前，还没有哪个西边界流海域满足提出的两倍浮标密度要求；但值得注意的是，黑潮及其延伸体海域中拥有50个浮标，且浮标的观测周期为5天，因此该海域的采样数量已经接近初步目标。另外他们还发现，北太平洋低纬地区的西边界流海域并没有被包括进Argo扩展活动中，需要将其纳入计划。

      为了测试增加采样数量是否可以减少像西边界流高涡动动能海域内的气候态估计误差，他们以黑潮—亲潮交汇区海域为例做了一系列的分析。从海洋环流模式（JAMSTEC开发的OFES，时间为2010年，空间分辨率为1/10度，时间分辨率为1天）中按照类似Argo采样的方式进行采样，生成了分辨率为1°的月平均网格资料集。对3000个网格资料样本进行分析后的结果表明：两倍、四倍采样数量分别可以减少的客观估计误差为0.67和0.5（95%的置信区间），同时也可以得到更好的平均场。

      实践证明，加强西边界流海域的浮标数量对相关研究的确有所促进：作为黑潮起源与棉兰老流项目的一部分，在北太平洋低纬度西边界流海域布放了大约30个浮标，揭示了吕宋潜流和棉兰老潜流之间的新特征；另外一个例子是，经过多国合作已经填补了墨西哥湾流海域内的空白区域，这将有助于减小该海域的估计误差。凡是有助于增加西边界流海域浮标数量的多边合作计划都需要得到鼓励。一些好的做法或浮标布放机会在互联网上共享将会进一步促进该计划的完成。需要强调的是，Argo计划向西边界流海域的扩展需要作为西边界流海域综合观测系统的一部分。

      2.4 赤道海域

      作为海洋观测系统评估实验（OSEs，是全球海洋数据同化系统）的一部分，印度海洋信息中心M.Ravichandran博士展示了由锚碇浮标、Argo浮标和船载CTD仪组成的全球海洋观测系统对热带印度洋和热带太平洋海域分析结果（时间为2004-2011年）的作用。结果表明，Argo剖面浮标观测得到的温盐数据对热带印度洋和热带太平洋海域的分析结果有较大改进，特别是海表面高度场和海表流场。当然，船载CTD仪观测资料也对分析结果有改进作用，但并不像Argo数据那么明显。令人意外的是，锚碇浮标观测的温盐资料对于分析结果并没有改进作用，甚至有时会降低该区域的分析结果，这可能是因为锚碇浮标较低的空间分辨率和垂直分辨率的缘故。目前的研究为每种观测手段的影响提供了初步认识，但该结果不能一概而论。对未来海洋观测系统的设计要求作出有关结论之前，需要首先利用多种模型对该实验结果进行全面的分析。

      Scripps海洋研究所D.Roemmich教授介绍了一个对赤道太平洋观测系统进行反思、提炼和再设计的TPOS 2020计划。该计划始于2014年，预计2020年在赤道太平洋建立一个由国际合作完成的可持续的海洋观测系统。该观测系统的观测目标是观测和量化该海域各种时间尺度的变化特征，为预报系统的发展提供数据支持，为卫星观测提供现场校验工作，并加深热带太平洋对气候系统重要作用的理解。今年秋季，TPOS 2020指导委员会将在澳大利亚召开会议，会上将讨论有关该观测系统如何达到观测目的的具体问题。该计划为国际Argo组织提供了一个与其他海洋观测组织交流合作的机会，而国际Argo计划也需要在热带太平洋观测系统的建设提供必要的帮助。

      自2004年以来，Argo计划在热带太平洋取得了显著的发展，在2006年已基本达到了最初的目标（3°×3°的网格中有1个浮标）。根据2009年海洋观测大会的建议，2014年初，在160°E—100°W范围内的赤道海域布放了41个浮标，以进一步加强该海域的Argo观测网。这些Argo浮标的布放大大提高了对赤道海域季节内变化的观测能力，同时也有利于海洋模式和同化系统对赤道太平洋海域的季节内变化和长期变化的描述能力。早些时候的Argo浮标在海表面要漂流12小时以便发送观测数据，由于Ekman作用导致浮标在赤道海域无法停留太长时间；而最新采用铱卫星通讯的Argo浮标仅需要在海表面停留15分钟即可传送完观测数据，所以这将大大增加Argo浮标在赤道海域的停留时间。目前赤道太平洋海域Argo浮标的覆盖率可以达到每1个经度里面就有1个Argo浮标。

      利用改进的最优插值方法（对经纬向尺度的表现更加精确，且信噪比更高），Roemmich和Gilson制作了赤道太平洋海域5天平均的海表面温度异常场，并与利用TAO资料得到的结果进行了对比，结果表明：Argo与TAO温度资料之间的均方根偏差与均方根误差相一致。这些估计误差被用来评价最近布放的41个浮标的作用，结果显示，这41个浮标的布放使得赤道太平洋海域的温度均方根误差从0.8℃减小到了0.5℃。

      图1分别给出了仅利用TAO或Argo资料或GODAS资料获得的赤道太平洋海域的温度异常场，从图中可以清楚地看出Argo资料可以明显改善次表层温度异常的估计。

图1 三种不同资料在赤道太平洋海域的温度异常

       2.5  加勒比海和墨西哥湾

      近期加勒比海和墨西哥湾海域内的Argo浮标数量有所增加，但仍低于当初的浮标覆盖要求。在2014年，伍兹霍尔海洋研究所（WHIO）分别在加勒比海和墨西哥湾布放了4个MRV S2A型浮标。目前，上述海域活动浮标的数量表明了使用铱卫星通讯可以有效防止弗罗里达流将浮标带出该海域或搁浅海滩。2015年计划在两个海域分别布放4个浮标。

3、GOOS和OOPC的进展

      A. Fischer博士和T.Suga教授汇报了全球观测系统（GOOS）和物理海洋与气候观测计划（OOPC）的进展情况，以及它们与Argo计划的关系。GOOS将成为在海洋观测框架（FOO）下包含有所有海洋基本要素（EOVs）的综合观测系统，它将涵盖物理学、生物地球化学和生态学3个学科，并与技术顾问组和各个联盟相互合作，例如Argo计划将会对GOOS贡献巨大。GOOS战略路线图已经完成，它包含了各种需求、观测手段、数据与产品之间的联系，以及相应的措施。同样该计划也考虑到了建立每个观测网的风险，这就需要它们拥有富有经验的合作伙伴，而国际Argo组织就是一个很好的选择。

      OOPC项目一成立就与Argo计划连接在一起，其观测系统网络说明书的生成直接来源于Argo计划。

4、 浮标存活寿命

      Argo计划伊始，就一直致力于提高Argo浮标的可靠性与使用寿命，因为浮标的存活寿命直接影响着Argo观测网的规模。通过各个组织之间积极的技术探讨以及信息共享，浮标性能取得了长足的发展。浮标的可靠性在2005年达到了峰值。而在过去的5年中，全球范围内浮标的可靠性和使用寿命略有下降。另外，各个国家的浮标性能也有较大差异，有些浮标能够存活较长时间（50%的浮标可以收集200条剖面），而有些浮标的存活时间较短（只能收集100条剖面）。

      Argo计划要想维持其最初的覆盖目标并达到向全球范围的扩展，增加浮标的寿命将会是关键环节。为了达到增加浮标寿命的目的，国际Argo指导组将会与各浮标生产商组织一系列的技术讨论会。