共建全球海洋观测网 法国新型浮标为全球气候“把脉”
2013-06-20 14:12:00   来源:中国科技网
内容摘要
近期法国研制成功并开始应用的新型浮标“Deep Arvor”能够在150个剖面监测海洋温度、盐度、含氧量等数据。十余年来,通过30多个沿海国家的通力合作,在全球各大洋布放近万个浮标,组成了全球Argo实时海洋观测网。随着更多新型浮标的应用,全球海洋监测网向更广、更深处延伸,数据更为系统和详实。

近年来,全球围绕气候变化开展了大量研究工作,但科学家仍难以准确预测各种极端天气,对气候变暖的主要原因和升温幅度也存有较大争议。这一方面是囿于地球气候异常复杂,难以预测;另一方面,气候研究仍缺乏系统详实的气象数据资料。

近期法国研制成功并开始应用的新型浮标“Deep Arvor”能够承受360巴(bar)压强,可下潜到3.5千米的深海,大大拓展了Argo观测范围,将为研究气候变化问题提供更多数据支持。“Deep Arvor”将主要投放在北大西洋,使用寿命4年,能够在150个剖面监测海洋温度、盐度、含氧量等数据。

 

研究全球气候亟须海洋气候监测数据

如果要预测未来几年某一地区的气候,我们首先要做的是回顾该地的气象记录,在大量数据资料中寻找气候变化规律。以史为镜可以知兴替,气候研究亦然。要研究全球气候问题,就需要对全球的陆地、大气和海洋予以观测和记录。在观测数据构成的庞大资料库中,蕴藏着地球气候的历史、现状,还有未来。

以往,我们利用气象站观测陆地气候,利用探空气球、气象卫星观测大气云层,然而占地球面积七成的广袤海洋对气象学家而言一度是片空白。海洋面积广阔、热容量和能量巨大,过去50年地球吸收的热量超过90%储存在海洋里,海洋对大气的长期变动,特别是年际变动具有决定性影响,是气候系统中最重要的组成部分。

法国研制的新型浮标“Deep Arvor”

 

有学者认为,当前的各种极端天气都与海洋气候有关联。例如2012年飓风“桑迪”席卷北美,而温暖的海水是形成热带低压气旋的关键;欧洲2013年初迎来最冷寒冬,被认为与北大西洋洋流涛动有关。因此,加强对全球海洋的气候监测对研究海洋气候乃至全球气候都至关重要。

 

各国通力建设全球海洋监测网

Argo是地转海洋学实时观测阵列的英文缩写,该计划是于1998年推出的全球海洋观测试验项目,旨在快速、准确、大范围地收集全球海洋上层的海水温度、盐度剖面资料,以提高气候预报的精度,有效防御全球日益严重的气候灾害给人类造成的威胁。

十余年来,通过30多个沿海国家的通力合作,在全球各大洋布放近万个浮标,组成了全球Argo实时海洋观测网,首次实现了真正意义上的对全球海洋上层温度、盐度和海流的实时观测,是人类海洋研究史上前所未有的创举。

Argo计划是在全球海洋中布放超过3000个浮标组成的大洋观测网,浮标的布放和使用都经过了严格的科学论证,每个浮标间隔大约为300公里,随洋流自由漂流,并能够不断地上浮和下潜,使用寿命3年到5年。浮标携带多个传感器,通过卫星将从海表到海面以下2000米深的海洋温度、盐度、环流、海平面高度等信息发回地面,所有数据均通过互联网实施共享。

目前Argo每年可获取约12万条剖面数据,其中的盐度数据及其变化趋势能够反映全球降雨及干旱的模式变化;海水流速和流向数据可用于研究海洋环流、水团特性、中尺度涡旋、大尺度环流等季节变化、年际变化(如厄尔尼诺)乃至年代变化;海水温度则是全球气候的重要指标。这些信息为海洋学基础研究和全球气候研究提供了极为重要的数据依据。

 

将全球海洋监测网向更广、更深处延伸

随着Argo计划的不断发展,在维持现有观测的基础上,新的Argo浮标观测范围将不断扩大,在深度上也跨越了2000米,向更深的海域延伸,并安装携带生物、地理、化学等更为先进的传感器,向海冰区、边缘海以及化学生物等领域不断拓展。

中国于2001年加入Argo计划,自2002年初组织实施以来,已在太平洋、印度洋等海域投放了161个Argo剖面浮标,目前有超过80个浮标正在使用。近日,中国“海洋六号”科考船在西太平洋投放两套国产Argo浮标,通过海试以检验国产浮标的性能,及其装载传感器的精度、稳定性和可靠性。中国科研工作者研制并投放国产浮标,为参与共建全球Argo计划做出了又一贡献。

随着更多新型浮标的应用,全球海洋监测网向更广、更深处延伸,数据更为系统和详实。通过共享数据,各国海洋和气象科学研究者利用大数据技术着手处理海量数据,研究海洋气候对极端天气和全球气候的影响,借此收获了新的研究成果,并已有越来越多的学术论文采用Argo数据资料。Argo计划的诞生改变了人类对海洋内部的监测手段和方式,填补了海洋气象的空白,使得气候学上的许多研究热点问题得到了开拓性解决,并为其他全球性科研合作项目提供了很好的示范作用。可以确信,在各国协作努力下,未来Argo计划将为人类了解海洋和研究地球气候提供更多、更大的帮助。

 

中国将加强对钓鱼岛、三沙海域海洋环境监测

据国家海洋局网站消息,2013年,国家海洋局将加强对钓鱼岛、三沙海域实施海洋环境监测,继续对蓬莱19-3油田溢油事故、大连油污染事件进行跟踪监测。

日前印发的《2013年海洋环境监测工作任务》明确,2013年海洋环境监测任务包括海洋环境监测、海洋环境风险监测、海洋环境监管监测、公益服务监测4个方面。

在海洋环境监测方面,2013年沿海各海洋环境监测机构将对海洋生物多样性、海水、海洋沉积物、二氧化碳、海洋大气进行重点监测,重点关注渤海大气污染物沉降通量的空间分布。同时,将加强针对钓鱼岛、三沙海域的海水、沉积物、海洋生物多样性状况实施监测,监测频率不少于每年2次。

海洋环境风险监测方面,2013年将做好海洋环境灾害及突发海洋污染事件监测、环境风险评估和海洋环境风险区划工作。重点对海洋溢油、危险化学品污染、海洋放射性污染、赤潮(绿潮)灾害、海水入侵和土壤盐渍化、重点岸段海岸侵蚀进行监测,并继续对蓬莱19-3溢油事故、大连油污染事件进行跟踪监测。

海洋环境监管监测方面,2013年做好海洋倾倒区、海洋石油勘探开发区、海洋工程建设项目、海洋自然/特别保护区、海洋生态文明建设示范区、陆源污染物排海的监测工作。加强陆源入海排污口及邻近海域、入海江河、海洋垃圾的监测,掌握中国主要陆源入海排污口入海排污状况以及对邻近海域海洋环境的变化和影响,为监督陆源污染物排海提供技术支撑。

公益服务监测方面,2013年将开展对海水浴场、滨海旅游度假区、海水增养殖区监测,做好北戴河海域海洋环境监测预警保障工作。围绕北戴河海域环境综合整治工作,做好海洋环境监测预警保障工作,及时掌握、科学评价北戴河及周边海域环境状况,切实维护海洋生态健康,保障北戴河浴场环境安全。

海洋局要求,要进一步推进实时在线监测工作,建立在线监测技术体系,创新和集成海洋环境监测技术,优化现有监测技术,充分挖掘在线监测技术潜力,实现多种技术手段的综合运用,提高监测工作效能;要进一步强化质量管理和质量控制工作,建立健全质量管理制度和质量责任追究制度,完善质量控制技术手段,切实保障监测数据信息质量。

 

中国首次在大洋进行国产Argo浮标试验

2013年5月31日,位于西太平洋的“海洋六号”科考船上,当两位科考队员将中国国产Argo浮标缓缓放入大海,中国国产Argo浮标海试正式拉开帷幕,此举也意味着此前只有进口浮标的深海大洋,离“中国制造”身影的出现更近了一步。

Argo浮标又称自持式剖面漂流浮标,主要用于海洋环境探测。此次海试的两套中国国产Argo浮标,可以观测一个剖面0-2000米水深的温度、盐度、压力,并通过卫星将相关数据发回。据介绍,此次海试的主要目的是检验中国国产浮标的性能及其装载的传感器的精度、稳定性和可靠性,为其在海上的业务化运行奠定基础。