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从Argo到OneArgo,这一国际大科学计划有何新意?(下篇)

leejiafu 发布于 2022-5-25 22:28 139 0

分类专栏:海洋杂谈

2021年6月,联合国教科文组织政府间海洋学委员会(UNESCO)公布了“联合国海洋科学促进可持续发展国际十年(2021-2030)”(简称"海洋十年")首批60项“十年行动”。至2021年11月,UNESCO批准的十年行动(包括“十年 ...

2021年6月,联合国教科文组织政府间海洋学委员会(UNESCO)公布了“联合国海洋科学促进可持续发展国际十年(2021-2030)”(简称"海洋十年")首批60项“十年行动。至202111月,UNESCO批准的十年行动(包括“十年计划”、“十年活动”、“十年项目”和“十年捐助”等)已达160项这些行动主要侧重于“大规模、多国和变革性十年计划”,以及为“十年行动”提供大规模实物或财政资源捐助,或通过提供实物和/或财政资源和/或主办“十年合作中心/协调办事处”支持“海洋十年”的协调职能等。

由包括中国在内的19个国家、36名成员组成的国际Argo指导组(AST)提交的“OneArgo: 2020年后的全球、全深和多学科综合海洋观测”十年计划,暂被确定为83个十年项目之一。OneArgo项目期待着在未来十年为更好地了解我们的海洋作出贡献,并与其他联合国海洋十年计划和项目进行互动。该项目隶属于联合国海洋十年计划“共同观测:满足利益相关者的需求,让每一次观测都有意义”的一部分

限于篇幅,本话题将分为“OneArgo的使命、目标和预期成果”及“OneArgo对海洋十年的主要贡献”等上、下两篇,尽可能帮助读者更多地了解OneArgo项目。

OneArgo对海洋十年的主要贡献(下篇)

1、有助于促进实现《2030年可持续发展议程》提出的目标

  联合国《2030年可持续发展议程》设计了多达17个可持续发展目标,而“海洋十年”为提升科学能力和知识水平以促进实现各项目标提供了机会。OneArgo将会对如下4项目标做出积极贡献

(1)目标4:素质教育。OneArgo将通过前所未有的深海和生物地球化学观测,扩大Argo在初级、中级和高等教育方面的贡献。世界各地的学生将使用OneArgo数据和产品探索全球海洋的动态物理和生物地球化学状态;

(2)目标9:产业、创新和基础设施。OneArgo扩大了Argo在自主海洋仪器技术革命中的领导地位。更稳定和准确的传感器、性能更强和寿命更长的浮标,以及国际学术、政府和商业伙伴关系的扩展,增强了OneArgo观测的可持续性,使所有国家都能够参与并分享利益;

(3)目标13:气候行动。气候行动的基础是服务于认识气候的气候观测。OneArgo创建了一个全球、全海深、多学科的海洋/气候观测系统,以记录海洋的物理和生物地球化学状态及其演变,包括全球海洋变暖、海平面上升、酸化、脱氧和不断变化的碳循环。OneArgo的数据将会改进对海洋和气候的预测;

(4)目标14:水下生物。OneArgo的一系列观测,包括物理状态、氧含量、硝酸盐、pH值和生物光学特性,将阐明海洋生态系统的健康及其它们的可变性和变化。

2、有助于实现海洋十年提出的愿景和使命

(1)海洋十年的愿景是“构建我们所需要的科学,打造我们所希望的海洋”

通过前所未有的空间/时间分辨率、瞄准全球尺度的海洋观测缺口,OneArgo将成为支持新的海洋探索和发现时代的关键网络。它将促进对基本海洋过程的了解,并允许对海洋气候状态及其可变性和变化进行更严格的评估;还将支持对极端天气事件、气候振荡(如厄尔尼诺/南方涛动)和其他具有经济意义的海洋/大气现象进行耦合再分析和预测建模。

建立在Argo计划实施20年来对海洋和大气等科学领域贡献基础上的OneArgo,将会从海洋上层扩展到整个海洋深度,包括生物地球化学和深海物理特性,并会强化一些重点海域的空间覆盖;还会与前期的核心 Argo一样,强化多机构、多国家和跨学术界、政府和商业部门的合作伙伴关系。事实证明,这种伙伴关系方式是受欢迎的,也是可推广的,可以鼓励和利用所有国家为实现共同的目标做出贡献。

(2)海洋十年的使命是“推动形成变革性的海洋科学解决方案,促进可持续发展,将人类和海洋连结起来”

OneArgo是促进海洋科学可持续发展的强大刺激因素。它的特征体现在全海域、全深度、多学科、数据近实时和高质量的,并可自由获取与交换等6个方面。OneArgo的出现为更多时、空密集型项目提供了广泛的空间和时间背景,从而刺激了更多相关的区域和全球海洋/气候观测。

OneArgo的数据质量和可用性将为建模和同化领域的许多新应用提供支持,包括那些支持蓝色经济的应用。海洋科学解决方案的促进是一个反复的过程,OneArgo是指引通往可持续和健康海洋之路的重要一步。OneArgo的免费和开放数据政策,可以提供近实时和延迟模式的气候质量数据和元数据,这对实现海洋十年的变革使命至关重要。

3、有助于实现海洋十年提出的三大目标

OneArgo项目的实施,至少可以在如下两大目标中做出贡献:

(1)目标1:确定可持续发展所需的知识,提高海洋科学提供所需海洋数据和信息的能力。

  通过加强对天气、海洋和气候分析和预报服务,OneArgo将帮助社区更好地应对极端事件,设计有弹性(可迅速恢复)的基础设施,并适应未来的气候变化。解析局部极端现象的原因,无论是由于区域活动还是全球过程引起的,这对于了解如何减轻极端事件都是至关重要的。

(2)目标2:开展能力建设,形成对海洋的全面认识和了解,包括海洋与人类的相互作用,以及海洋与大气和冰冻圈的相互作用以及陆地与海洋的交互关系

  通过将全球海洋的持续、实时和多学科观测扩展到主要盲点(极地海洋、深海和生物海洋),OneArgo为探测人类活动对海洋物理、化学和生物状态的影响奠定了基础。作为全球气候和海洋观测系统的一个主要组成部分,OneArgo与关键卫星观测任务和其他观测网络协同作用,使地球系统相互关联的各个元素得以连接起来。

增强的大气水循环会对海洋盐度产生影响,海洋变暖会加速冰盖融化,并通过水柱膨胀导致海平面上升。通过为预报系统提供关键数据,包括为沿海发展如水产养殖、渔业、近海能源和航运在内的工业提供参数预测,OneArgo将会促进海洋资源的可持续利用。

4、预期对海洋十年提出的七个成果方面的贡献

OneArgo预计会对所有成果做出相应的贡献:

(1)成果1:一个清洁的海洋,即海洋污染源得到查明并有所减少或被消除。OneArgo提供的海量观测数据,可以更好地对海洋碎宵(漂浮物)进行漂移建模,有助于确定海洋污染的来源和汇(输出方式)。

(2)成果2:一个健康且有复原力的海洋,即海洋生态系统得到了解、保护、恢复和管理。OneArgo将首次对自然和人为因素影响下的海洋生物地球化学循环和生产力进行全球尺度观测,通过阐明其变化,可以帮助管理人员更好地管理海洋生态系统和制定气候政策,有助于全球粮食供应和海洋经济的可持续发展(注:这也是对成果3的贡献)。

(3)成果3:一个物产丰盈的海洋,即海洋能够为可持续的粮食供应和可持续的海洋经济提供支持。同上。

(4)成果4:一个可预测的海洋,即人类社会了解并能够应对不断变化的海洋状况。OneArgo将为现有的海洋和气候预测服务提供前所未有的数据流,鼓励开发新的海洋生产力和健康预测系统,并可极大地改进对海平面、深海和极地海洋变化与可变性的估计和模拟。

(5)成果5:一个安全的海洋,即保护生命和生计免受与海洋有关的危害。通过对海洋、气候和天气预报的影响,Argo将有助于对海洋极端现象和重大天气/气候事件进行更准确和更长时间的提前预报。这将有助于工业和社区为应对这些极端现象做好充分准备,以减轻海上和陆上的生命和经济损失。

(6)成果6:一个可获取的海洋,即可以开放、公平地获取与海洋有关的数据、信息、技术和创新。OneArgo将站在及时开放共享所有数据的最前沿,与我们的合作伙伴紧密合作,确保全球衍生数据产品可免费获取。

(7)成果7:一个富于启迪并具有吸引力的海洋,即人类社会能够理解和重视海洋与人类福祉和可持续发展息息相关。凭借强大的广泛沟通交流,OneArgo范围的扩大带来了许多机会,不仅可以接触更广泛的群体/社区,还可以增进对海洋的了解,实现对海洋资源的可持续开发,从而可以稳定气候。

5、预期对海洋十年提出的十大挑战方面的贡献

OneArgo预计会对如下7项挑战做出贡献:

(1)挑战2:了解多重压力源对海洋生态系统的影响,并制定解决方案,在不断变化的环境、社会和气候条件下,监测、保护、管理和恢复生态系统及其生物多样性。

(2)挑战3:生成知识、支持创新并制定解决方案,在不断变化的环境、社会和气候条件下,优化海洋在可持续地供养世界人口方面的作用。

(3)挑战5:增进对海洋与气候之间关系的了解,生成知识和解决方案,以便在所有地域和各级层面上减缓和适应气候变化并增强对气候变化影响的抵御能力,同时改进服务,包括海洋、气候和天气预测服务。

(4)挑战6:针对所有与地球物理、生态、生物、天气、气候以及人类行为有关的海洋和沿海灾害,加强多灾害早期预警服务,并将社区备灾工作和抗灾能力纳入主流。

(5)挑战7:确保在所有海洋盆地建立可持续的海洋观测系统,向所有用户提供可访问、及时且可操作的数据和信息。

(6)挑战8:通过开展多利益攸关方协作,开发一套全面的海洋数字化系统,包括绘制一 份动态海洋地图,并提供免费和开放的获取路径,以供不同利益攸关方结合自身实际,探索、发现并可视化呈现过去、现在和未来的海洋状况。

(7)挑战9:确保在海洋科学所有方面以及面向所有利益攸关方实现全面的能力建设以及公平获取数据、信息、知识和技术。

OneArgo是挑战7的最直接贡献者。OneArgo的实施,将从根本上提高全球海洋次表层物理和生物地球化学观测的可用性、及时性和覆盖范围。

这样的观测对十年计划几乎所有的挑战都是至关重要的,不仅可以获得大量本底数据,还可以捕获海洋热量和碳吸收量的变化(挑战5)、海洋生产力和健康(挑战2和3),并支撑模型开发(挑战8)等。通过促进模型开发和支持预测初始化,OneArgo将帮助应对挑战6,特别是对极地海洋和生物海洋的影响。

通过开放免费的Argo数据系统,以及相关衍生数据产品,OneArgo可以让那些无法出海的人们实时地探索和“观察”全球海洋任何部分正在发生的变化(挑战9)。

6、OneArgo项目自身所面临的挑战

OneArgo将会维持一个由约4600个各型(包括深海、生物地球化学和核心任务等多种类型)剖面浮标组成的全球海洋观测网,其未来十年的总预算约为10亿美元,也即每年需要各参与国共同投资约1亿美元,其中约3300万美元/年用于持续核心任务,另外的约3300万美元/年用于生物地球化学任务,剩下的约3300万美元/年用于深海任务。

值得一提的是,早期完成的核心任务(Core Argo),其中美国贡献了布放浮标总量的约50%,欧盟及其成员提供了约25%,其余25%则由包括中国在内的其他Argo成员国提供。

而在前5年的生物地球化学任务BGC Argo)区域试点期间,美国布放了约30%浮标,欧盟及其成员提供了约15%,加拿大提供了约5%,还有3%由包括中国在内的其他Argo成员国提供。可见,仍有约47%的缺口;至于在深海任务(Deep Argo)区域试点期间,美国贡献了约10%,欧盟及其成员承担了约12%,包括中国在内的其他成员国提供了约5%。其缺口更大,约占73%。

遗憾的是,无论是生物地球化学任务还是深海任务,至今还没有一个国家做出承诺,愿为这两个新任务在为期五年的区域试点结束后继续提供资金支持。

2022年3月下旬在摩纳哥召开的第23次国际Argo指导组会议(AST-23)上, AST联合主席Susan Wijffels女士所做的“面向OneArgo实施”主旨报告提出,OneArgo项目获得联合国“海洋十年”批准实施,对于强化海洋研究与业务应用是一件十分期待的事情,也吸引了丹麦、葡萄牙和印度尼西亚等国的积极响应,并纷纷加入国际Argo计划。

OneArgo实施依然面临着众多挑战,特别是受到全球新冠疫情的持续影响,浮标和传感器供应链均受到了一定程度的冲击,再加上各国布放浮标航次有所缩减,导致观测网内浮标数量增加缓慢。况且,Argo数据正变得越来越复杂,各国资料中心也都面临着巨大压力。

国际Argo组织呼吁未来浮标的布放区域需要更加科学合理的设计,尤其需要强化各成员国之间浮标布放的协调以及与其他观测系统的协作,以便高效利用浮标资源、减少浮标重复布放;期待沿海国家踊跃参与国际Argo计划,并能为OneArgo项目的顺利实施,肩负起每一个成员国的责任和义务,共同为实现“海洋十年”的宏伟目标作出更大贡献。



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