argo—认识和预测气候变化的全球海洋观测计划

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1、Argo—认识和预测气候变化的全球海洋观测计划本工作得到国家重点基础研究发展规划项目G1998040900第一部分和G1999043805以及国家海洋局的共同资助。朱伯康1）许建平1、2）编译（1、国家海洋局第二海洋研究所，杭州310012）（2、国家海洋局海洋动力过程与卫星海洋学重点实验室，杭州310012）1、全球海洋观测网（Argo）为了解全球气候的变化，海洋学界正在做一项雄心勃勃的事业，即设计并部署一个全球海洋观测系统，以便对海洋从季节到十年间的变化作前所未有的长期跟踪观测。这项计划的实施，将使人类对气候的认识和预测向前迈出一大步。全球海洋观测系统的现场支柱就是Ar

2、go剖面浮标网，将为人类提供一个全球海洋次表层数据库。Argo剖面浮标观测网将由3000个自动仪器组成（图1），每个浮标每隔10天发送一组取自2000米到海面的温度和盐度剖面资料（图2、3）。在全球大洋内每隔大约3个经纬度布设一个浮标，其数据通过卫星快速转送到气候（或海洋）预报中心，以供业务使用，传送时间通常小于12小时，而经过质量控制的资料则需迟后3个月，才能在Inter网上查到。全部Argo资料均对外公开而无所有权的限制。届时，将由该观测网来观测和报告任何时刻全球海洋的物理状态。Argo计划已经引起全球范围的广泛关注和支持。它是全球海洋观测系统（GOOS）中的一个试验计

3、划，得到了世界气候研究计划（WCRP）所属的气候变化和预测实验(CLIVAR)，以及全球海洋数据同化实验（GODAE）的大力支持。第四届世界气候变化纲领大会、第20届国际海委会会议和第13届世界气象大会等一致认为，Argo是一个十分重要的计划。在美国，考虑到Argo计划的科学意义和实际应用，以及其在世界范围的影响和跨学科研究的潜力，它已经被列入美国国家海洋合作计划(NOPP)内实施。由于Argo计划处于跨部门和跨学科的重要地位，故已成为NOPP资助的重点项目。482、实施Argo计划的必要性在过去的20年中，重大的气候研究活动，特别是全球热带海洋大气实验（TOGA）和世界海

4、洋环流实验（WOCE），揭示了海洋在耦合气候系统中的关键作用。海洋不仅是空气－海洋－陆地上水和热量变化的主要聚散地，而且洋动力学和海洋热力学还参与了热量的重新分配，并起着隔离气侯式活性气团的作用。TOGA实验的一个重大贡献就是认识到了赤道太平洋动力学在ElNino形成、演变过程中所起的重要作用。根据TOGA实验在热带太平洋布设的现场观测系统，首次成功地进行了ElNino预报。图1、全球Argo剖面浮标海洋观测网海面停留约1小时浮标上升时测量海水的温、盐度和水深沿参考层漂移约10天图2、Argo剖面浮标图3、Argo剖面浮标循环测量过程图48WOCE实验的分析表明，洋流从热带

5、海域携带大量的过热到中纬度区域，据Bryden等人（1991）的估计，仅在北半球就有大约2´1015W的过热被带往中纬度海域，与大气输送的热量几乎相等。WOCE资料还揭示出海洋热机中巨大的年际间变化。如，据Roemmich等人（2000）的研究结果，在北太平洋热带/温带区域的热量输送，每年的变化量至少达30%。而有关产生和维持年际和十年际变化过程的许多问题，仍有待进一步探讨。人们普遍认为，要进一步认识和预测气候的变化，需要将目前主要集中在热带太平洋的观测系统扩大到整个全球海洋。在气候观测系统中，测量全球海洋中的热储量和输送量是气候观测系统中的一项重要内容。随着几十年来已经建

6、立的进行海洋观测的科学基础，以及近年来三大技术的发展，才有可能在全球海洋中施放Argo浮标。（1）90年代剖面浮标（图2）的开发，使得人们能够对全球海洋中任何一处的海洋物理性质（温、盐度剖面和某一深度上的参考速度）进行均匀的、常规的观测。（2）高精度的卫星高度计可以每隔10天对全球海平面高度进行一次测量，但它迫切需要现场数据库来解释和补充真实的海面分布状况（图4）。（3）数据同化技术正处于成熟阶段，Stammer和Chassignet（2000）提出的判断海面状况的方法，为海洋次表层数据库与由遥感观测的海面风力和海洋表面状态数据库结合提供了一条途径。图4、海平面、等压面和等

7、密度面分布(海平面位于最上层；深色线表示等压面；浅色线表示等密度面；符号☉和⊕分别表示海流的流动方向流出或流入)48借助于现有的卫星观测系统和功能强大的数据同化技术，在全球海洋中施放次表层观测网将十分有利于加深对气候系统的认识，促进气候预报水平的提高。3、阿尔戈（Argo）与伊阿宗（Jason）剖面浮标观测网和卫星高度计之间有着特殊的关系。选择“Argo”这个名称就是为了强调由美国国家航空与航天局（NASA）和法国国家空间中心（CNES）将要发射的新一代卫星高度计的联系。正如在希腊神话中伊阿宗（Jason）率领其他