法國研制的新型浮標(biāo)“Deep Arvor”

Argo全球海洋監(jiān)測網(wǎng)示意圖

近年來，全球圍繞氣候變化開展了大量研究工作，但科學(xué)家仍難以準(zhǔn)確預(yù)測各種極端天氣，對氣候變暖的主要原因和升溫幅度也存有較大爭議。這一方面是囿于地球氣候異常復(fù)雜，難以預(yù)測；另一方面，氣候研究仍缺乏系統(tǒng)詳實(shí)的氣象數(shù)據(jù)資料。

研究全球氣候亟須海洋氣候監(jiān)測數(shù)據(jù)

如果要預(yù)測未來幾年某一地區(qū)的氣候，我們首先要做的是回顧該地的氣象記錄，在大量數(shù)據(jù)資料中尋找氣候變化規(guī)律。以史為鏡，可以知興替，氣候研究亦然。要研究全球氣候問題，就需要對全球的陸地、大氣和海洋予以觀測和記錄。在觀測數(shù)據(jù)構(gòu)成的龐大資料庫中，蘊(yùn)藏著地球氣候的歷史、現(xiàn)狀，還有未來。

以往，我們利用氣象站觀測陸地氣候，利用探空氣球、氣象衛(wèi)星觀測大氣云層，然而占地球面積七成的廣袤海洋對氣象學(xué)家而言一度是片空白。海洋面積廣闊、熱容量和能量巨大，過去50年地球吸收的熱量超過90%儲存在海洋里，海洋對大氣的長期變動(dòng)，特別是年際變動(dòng)具有決定性影響，是氣候系統(tǒng)中最重要的組成部分。

有學(xué)者認(rèn)為，當(dāng)前的各種極端天氣都與海洋氣候有關(guān)聯(lián)。例如2012年颶風(fēng)“桑迪”席卷北美，而溫暖的海水是形成熱帶低壓氣旋的關(guān)鍵；歐洲2013年初迎來最冷寒冬，被認(rèn)為與北大西洋洋流濤動(dòng)有關(guān)。因此，加強(qiáng)對全球海洋的氣候監(jiān)測對研究海洋氣候乃至全球氣候都至關(guān)重要。

各國通力建設(shè)全球海洋監(jiān)測網(wǎng)

Argo是地轉(zhuǎn)海洋學(xué)實(shí)時(shí)觀測陣列的英文縮寫，該計(jì)劃是于1998年推出的全球海洋觀測試驗(yàn)項(xiàng)目，旨在快速、準(zhǔn)確、大范圍地收集全球海洋上層的海水溫度、鹽度剖面資料，以提高氣候預(yù)報(bào)的精度，有效防御全球日益嚴(yán)重的氣候?yàn)?zāi)害給人類造成的威脅。

十余年來，通過30多個(gè)沿海國家的通力合作，在全球各大洋布放近萬個(gè)Argo浮標(biāo)，組成了全球Argo實(shí)時(shí)海洋觀測網(wǎng)，首次實(shí)現(xiàn)了真正意義上的對全球海洋上層溫度、鹽度和海流的實(shí)時(shí)觀測，是人類海洋研究史上前所未有的創(chuàng)舉。

Argo計(jì)劃是在全球海洋中布放超過3000個(gè)浮標(biāo)組成的大洋觀測網(wǎng)，浮標(biāo)的布放和使用都經(jīng)過了嚴(yán)格的科學(xué)論證，每個(gè)浮標(biāo)間隔大約為300公里，隨洋流自由漂流，并能夠不斷地上浮和下潛，使用壽命3年到5年。浮標(biāo)攜帶多個(gè)傳感器，通過衛(wèi)星將從海表到海面以下2000米深的海洋溫度、鹽度、環(huán)流、海平面高度等信息發(fā)回地面，所有數(shù)據(jù)均通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施共享。

目前Argo每年可獲取約12萬條剖面數(shù)據(jù)，其中的鹽度數(shù)據(jù)及其變化趨勢能夠反映全球降雨及干旱的模式變化；海水流速和流向數(shù)據(jù)可用于研究海洋環(huán)流、水團(tuán)特性、中尺度渦旋、大尺度環(huán)流等季節(jié)變化、年際變化（如厄爾尼諾）乃至年代變化；海水溫度則是全球氣候的重要指標(biāo)。這些信息為海洋學(xué)基礎(chǔ)研究和全球氣候研究提供了極為重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。

將全球海洋監(jiān)測網(wǎng)向更廣、更深處延伸

隨著Argo計(jì)劃的不斷發(fā)展，在維持現(xiàn)有觀測的基礎(chǔ)上，新的Argo浮標(biāo)觀測范圍將不斷擴(kuò)大，在深度上也跨越了2000米，向更深的海域延伸，并安裝攜帶生物、地理、化學(xué)等更為先進(jìn)的傳感器，向海冰區(qū)、邊緣海以及化學(xué)生物等領(lǐng)域不斷拓展。

近期法國研制成功并開始應(yīng)用的新型浮標(biāo)“Deep Arvor”能夠承受360巴（bar）壓強(qiáng)，可下潛到3.5千米的深海，大大拓展了Argo觀測范圍，將為研究氣候變化問題提供更多數(shù)據(jù)支持。“Deep Arvor”將主要投放在北大西洋，使用壽命4年，能夠在150個(gè)剖面監(jiān)測海洋溫度、鹽度、含氧量等數(shù)據(jù)。

中國于2001年加入Argo計(jì)劃，自2002年初組織實(shí)施以來，已在太平洋、印度洋等海域投放了161個(gè)Argo剖面浮標(biāo)，目前有超過80個(gè)浮標(biāo)正在使用。近日，中國“海洋六號”科考船在西太平洋投放兩套國產(chǎn)Argo浮標(biāo)，通過海試以檢驗(yàn)國產(chǎn)浮標(biāo)的性能，及其裝載傳感器的精度、穩(wěn)定性和可靠性。中國科研工作者研制并投放國產(chǎn)浮標(biāo)，為參與共建全球Argo計(jì)劃做出了又一貢獻(xiàn)。

隨著更多新型浮標(biāo)的應(yīng)用，全球海洋監(jiān)測網(wǎng)向更廣、更深處延伸，數(shù)據(jù)更為系統(tǒng)和詳實(shí)。通過共享數(shù)據(jù)，各國海洋和氣象科學(xué)研究者利用大數(shù)據(jù)技術(shù)著手處理海量數(shù)據(jù)，研究海洋氣候?qū)O端天氣和全球氣候的影響，借此收獲了新的研究成果，并已有越來越多的學(xué)術(shù)論文采用Argo數(shù)據(jù)資料。Argo計(jì)劃的誕生改變了人類對海洋內(nèi)部的監(jiān)測手段和方式，填補(bǔ)了海洋氣象的空白，使得氣候?qū)W上的許多研究熱點(diǎn)問題得到了開拓性解決，并為其他全球性科研合作項(xiàng)目提供了很好的示范作用。可以確信，在各國協(xié)作努力下，未來Argo計(jì)劃將為人類了解海洋和研究地球氣候提供更多、更大的幫助。 (中國科技網(wǎng)報(bào)駐法國記者 李宏策 來源：中國科技網(wǎng))