2022年1月10日，《海洋学》（Oceanography）刊登由美国国家海洋与大气管理局（NOAA）等机构在内的国际研究小组编写的题为《海洋观测前沿：记录生态系统，了解环境变化，预测危险》（Frontiers in Ocean Observing: Documenting Ecosystems, Understanding Environmental Changes, Forecasting Hazards）的报告，揭示了海洋观测的新技术和成果，以促进对全球海洋及其资源的了解，并为海洋可持续利用和管理提供支撑。报告所涵盖的主题与联合国“海洋科学促进可持续发展十年(2021-2030)”在以下领域的优先事项相契合：①海洋与气候之间的关系；②生态系统及其多样性；③环境变化背景下的海洋资源和经济；④污染物及其对人类健康和生态系统的潜在影响；⑤多重危害预警系统。
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01海洋与气候之间的关系
! b- l5 z. S% A" R$ J; n4 u“ARGO全球海洋观测网”（Argo计划）和“全球海洋船载水文调查计划”（GO-SHIP计划）共同构成了全球海洋观测系统(GOOS)中观测全球次表层海洋的主要能力。GOOS的其他组成要素与Argo计划和GO-SHIP计划高度互补，包括用于观测海洋边界流、海气相互作用和高纬度沿海海洋的原位系统，以及观测表层海洋诸多特点的卫星系统。随着获批为“海洋十年”行动的OneArgo计划和GO-SHIP计划的持续壮大，通过对全球海洋生物学和生物地球化学进行取样，GOOS的多学科性将进一步增强。此外，通过开展全水深取样，其影响力将进一步加深。
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02生态系统及其多样性
) q( c: L! T$ J5 J/ `通过Hydrostation S计划和百慕大时间序列站 (Bermuda Atlantic Time-series Study, BATS)等开展的海洋观测活动只是具有代表性的少数海洋站点。虽然开阔海域并未呈现出明显的变化迹象，但过去40年的数据表明，受人类活动影响，海洋物理、化学和生物性质均出现了重大变化。随着假设验证活动的开展和新发现的提出，未来将重点揭示环境变化成因和走向相关的知识。数千名研究人员已经将通过BATS 和Hydrostation S获取的数据应用于1000多篇研究论文中。针对下沉海洋颗粒开展的长期观测活动（如“海洋通量计划”）和对马尾藻海分子生物学开展的长达10年的研究（如，BIOSSCOPE和BIOS-Simons海洋过程和生态学合作计划）对这些海洋时间序列也起到了补充作用。
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3 Z" \ _1 k9 ]% [ T03环境变化背景下的海洋资源和经济4 p- m' }* A$ \9 O* X3 C- f' @; r
健康的蓝色经济依赖于及时提供高质量的跨部门数据，包括科学、运作、政策和公众，应涵盖地方和全球层面。对持续的系统性数据采集工作起到推动作用的全球组织包括政府间海洋学委员会(IOC)和地球观测组织 (GEO)。IOC负责执行GOOS，GOOS能够定义重要海洋变量。IOC还设有海洋生物多样性信息系统 (OBIS)、负责分享知识和开展能力建设的全球海洋教师学院(OTGA)以及海洋最佳实践系统(OBPS)。这些组织通过保存和管理标准化操作实践和方法、数据和能力开发模块连接相关计划，从而促进了机器数据交换的互操作性，共享分析结果和可视化软件，并推动全球范围内的包容性，对海洋科学以外的领域产生了积极影响。9 |( r. j. \+ f& S/ a
8 {& p9 G# `+ M9 ?) @; I6 j3 v8 y04污染物及其对人类健康和生态系统的潜在影响! j+ F+ N' g$ [ e1 c
通过分别在噪音较多和较少的海洋区域建立声学基线，对声音环境随时间的变化情况进行监测将成为评估海洋生态系统健康状况的一种低成本方法。一些科学家目前正在开发能够建立声学特征与生物多样性或其他指标之间联系的声学指数。由于缺乏针对传感器部署配置的标准和全球声学指标，因此开展生态系统之间的对比充满了挑战，甚至不可行。目前，多个研究小组正在研究如何实现海洋声学采集的标准化，以及形成能够建立不同生态系统声音环境的普遍性方法。声音记录器的活跃时长或频率也会影响数据分析，因此通常情况下无法比较不同的时间段。由于诸多研究集中于特定区域，并且有预算限制，因此数据通常来自某种单一类型的环境和部署装置。借助不同间隔的记录器，能够捕捉到具有不同海底地形或沉积类型区域的声音环境。' [2 H' W, D3 S7 I/ E
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05多重灾害预警系统1 ]: l6 o d* {+ O/ l
自主式水下深潜器和saildrones等水面无人科考船均代表了先进的海洋观测技术，能够变革人类对飓风路径和强度的认识和预测能力。为了充分发挥其潜力，这些技术将与现有的区域和全球海洋与大气观测平台更加紧密地结合在一起。在2021年的大西洋飓风季节期间，这些计划的主要目标之一是同时获得飓风过程中上层海洋和海气耦合测量数据。通过结合不同的观测活动，能够提供针对海洋和大气共同演化和耦合的新认识，从而更好地预测飓风强度。未来的飓风观测活动应该支持水下、近海表和空中观测手段之间更紧密的部署与配合，从而更好地认识飓风强度的快速变化。随着海洋、大气、耦合式模型结构和数据同化能力的不断发展和提高，上述观测系统及其沿岸信息基础设施将成为美国预测操作系统的关键组成部分。
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参考文献：Frontiers in Ocean Observing: Documenting Ecosystems, Understanding Environmental Changes, Forecasting Hazards. https://scor-int.org/2022/01/11/frontiers-in-ocean-observing-documenting-ecosystems-understanding-environmental-changes-forecasting-hazards/
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