全球海洋OneArgo计划实施进展热点追踪(No.01)

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  2022年,国际Argo指导组(AST)正式对外宣布,从2000年开始在全球开阔海洋上布设的仅仅测量水深2000米以上海水温、盐度和压力要素的Argo观测网,将伸展到包含2000米以下(至6000米)水深、重要边缘海和有冰覆盖的两极海域,以及在原有测量物理海洋环境的3个基本要素基础上,再拓展到包括氧含量、硝酸盐、pH和生物光学特性等6个生物地球化学环境要素,涵盖了整个全球、全海深和多学科的OneArgo观测网,标志着针对全球实时海洋的立体观测,已经从Argo时代进入一个崭新的OneArgo时代。2 T7 |' e3 y% [' |9 p
  为了帮助广大热衷、支持Argo事业及其长期关心、使用Argo资料的科技管理和科研工作者,及时了解和掌握OneArgo计划的实施进展情况,特别是与自动剖面浮标技术发展及其观测数据质量有关的问题,进行跟踪述评,以促进OneArgo计划的顺利实施和建设的全球、全海深、多学科综合海洋观测网及其所获取的高质量物理海洋、生物地球化学环境要素数据,能够在我国海洋、气候和社会等科学领域的基础和应用研究中,得到及时而又广泛的推广应用。- C2 S+ m/ o& S- S! h- J' X
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No. 01
OneArgo实时海洋观测网建设现状与中国贡献
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6 ~4 Z0 U& R+ ~0 F+ k0 z  国际Argo计划自2000年正式实施以来,世界上共有40个国家和团体已经在大西洋、印度洋和太平洋等海域陆续布放了约17500个自动剖面浮标。部分浮标布放后由于电池寿命、技术或通讯故障等原因停止工作,而各个Argo成员国又会按照该计划的要求和本国的实际情况,及时在海上补充布放浮标,以实现Argo计划当初提出的维持一个由约3000个活跃浮标组成的实时海洋观测网9 _9 p, s/ z* H
  2022年,当国际Argo计划由Argo时代正式进入一个崭新的OneArgo时代后,其观测网的建设目标也由当时的3000个增加到了4600-4700个。现在6个月时间过去了,OneArgo观测网的建设现状如何?我国的贡献是加强还是削弱了?让我们采用国际Argo组织(AIC/Ocean-ops)提供的一套统计图表,述评如下:
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  首先,观察一幅由各Argo成员国布放、且仍在海上正常工作的浮标(简称“活跃浮标”)数量和平面分布图。
  由图可见,截至20226月底,在全球海洋上正常工作的浮标总数为3929个,其中美国2144个占 55.57%、澳大利亚318个占8.09%、法国274个占6.97%,列第一至第三位;德国217个占5.52%、日本207个占5.27%、加拿大148个占3.77%、英国146个占3.72%、欧盟103个占 2.62%,列第四至第八意大利87个占2.21%中国64个占1.63%,分别名列九和第十位
( q, a7 l$ F; {  另外,还有如印度、挪威荷兰西班牙、韩国、爱尔兰、新西兰、波兰、芬兰、保加利亚、秘鲁、希腊、墨西哥和摩洛哥等国,布放的浮标都在50个以下1 v7 L% q6 M* C8 ~& x4 x! r2 L
  换句话说,到目前为止,只有24个国家和团体布放的浮标仍在海上正常工作而那些仅有10个以内浮标的国家,如果不能及时补充布放浮标,估计再过半年,也不会出现在该统计图表之列了。
, q1 b5 z9 T% K: [6 ?9 U  据不完全统计,在过去的20多年里,累计有近60个国家和团体购置并布放浮标,以及参与浮标布放活动等。5 {8 [& e3 U4 s. q/ H) l' z" @
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  其次,再观察这幅在各大洋和几个重要边缘海中活跃浮标的数量、占比与饼状分布图。, h/ |& }. o* U& Z  F' |# ~
  可以看到,在活跃的3929个浮标中,其中约42.94%(注:原图计算有误,下同!)的浮标(1687个)在太平洋里,约27.84%(1094个)在大西洋里,约14.18%(557个)在印度洋里;而南大洋和北冰洋分别占5.60%(220个)和2.09%(82个)。
  其他还有约3.84%(151个)的浮标活跃在6个边缘海中、约3.51%(138个)的浮标不在OneArgo的设计海域内或者活动海域不明。
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  其三,这是一幅全球海洋中活跃浮标的类型及其数量和占比饼状分布图。4 M" b, D& c. v- X
  从图注中可以看到,由多个型号构成的APEX型浮标家族(美国生产)所占比重最大,达到了1007个(占25.63%),其次是法国生产的ARVOR型浮标家族(921个,占23.44%)和美国生产的SOLO型家族(738个,占18.78%)。
" f/ D% A2 r: `  还有如NAVIS型(665个,美国)、S2A型(396个,美国)和 PROVOR型(137个,法国)等由美、 法等国研制的其它各类型浮标。而由我国研制的 HM2000 型剖面浮标,在当前的全球OneArgo观测网中只有10个,仅占0.25%。. D5 E4 z; Z4 T; ?6 S1 _/ S! Q

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  其四,AIC 还统计呈现了一幅全球OneArgo 实时海洋观测网中全部活跃浮标所使用的3个卫星通信系统内数量及其各自占比的条状分布图。
  图显示,使用铱IRIDIUM卫星进行通信的浮标最多,3586个(占91.27%);使用ARGOS卫星进行通信的浮标为341个(占8.68%)使用北斗卫星通信的浮标仅2个(占0.05%)。其中的原因是,北斗(BEIDOU)卫星的通信覆盖范围有限,所以部分国产浮标为了适合在全球海洋布放,不得已才接入通讯覆盖范围更大的铱卫星系统。1 \  a: E. R2 }3 W! Q1 @" x
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统计要素  
布放海域
当前活跃浮标数量(个)
计划布放浮标数量(个)
完成比例
(%)
南  海
0
22
0
地中海
65
56
116
日本海
12
16
75
墨西哥湾
35
20
175
加勒比海
20
38
53
黑  海
12
10
120
  其五,这里显示了一份全球6个主要边缘海中活跃浮标数量与计划布放浮标的比照表
% E, V8 H( g" E  表中可见,墨西哥湾(35个)、黑海(12个)和地中海(65个)等3个边缘海中活跃浮标的数量已经达到甚至远远超过计划布放浮标的数量,处于超饱和状态;而加勒比海(20个)、日本海(12个南海(0个)则还远远没有达到OneArgo计划要求的最低布放标准。
3 j! X# F$ h. N3 K  特别指出的是,根据AIC统计,由我国主导建设的南海Argo区域海洋观测网,目前已经没有归属Argo或者OneArgo计划管理的浮标在海上工作但也不排除域内,甚至域外国家实际布放了浮标、只是没有公开发布信息的可能
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  综上所述,因受到疫情的影响,全球浮标生产和布放活动也受到了不同程度的波及,海上活跃浮标的数量离规划目标仍有较大差距(约670-680个)1 Z' ]. b9 Y) Y6 Q9 f6 D
  不过,美国活跃浮标数量(2144个)依然遥遥领先,自Argo计划实施以来始终名列第一;澳大利亚、法国、德国、日本、加拿大和英国等国家,基本上稳居第二至第七位;印度、中国和韩国等国家一段时间曾在第八至第十位中交替出现。
/ v/ q  `3 J7 w& L; ~  自欧盟挤进前十,特别是意大利后来居上、进入前十后,亚洲3国也就只能频频交替竞争第十位的份了。而荷兰和西班牙两个欧洲国家近些年也在奋起直追,倘若包括中国在内的3个亚洲国家再掉以轻心的话,OneArgo综合海洋观测系统也就极有可能成为欧美国家(只剩下日本一个亚洲国家)的专属海洋观测网了2 X" ?1 R3 A- ^+ F# z* G
  OneArgo,尽管现在还是在联合国政府间海洋学委员会(IOC)主导下建设的全球实时海洋观测网,并承诺将延续Argo时期的原则,无条件向国际社会开放共享观测资料。但届时倘若只是欧美国家的专属观测网后,目前国际上唯一一个覆盖全球的实时海洋观测网及其提供的高质量、高分辨率、多参数剖面数据与衍生数据产品,是否还能无条件开放共享?也就不得而知了" L9 r& n, y6 }, z- `7 c
  特别指出的是,我国是于2002年经国务院批准、正式加入该国际大科学计划的。近二十年来,在原科技部、原国家海洋局和原海司航保部的重视下,一直以科研项目滚动资助的方式,以及直接购置、投放浮标的形式,鼓励和支持海洋科技工作者积极参与全球Argo实时海洋观测网的建设与维护。一度海上活跃浮标的数量曾达到200多个,在当时仅20多个Argo成员国中,取得了排名第四位的骄人成绩
  P# p; W! H6 j6 ^  借此机会,还构建起了我国首个Argo区域海洋观测网,创建了全球唯一一个北斗剖面浮标数据服务中心(中国杭州),研制成功了第一个被国际Argo组织认证的北斗剖面浮标(HM2000型)等,从而使得我国在国际Argo成员国中的地位和作用获得了稳步提升
, X6 O2 a! j) [, N2 L  在国际上欢欣鼓舞庆贺全球实时海洋观测网由Argo时代进入一个崭新的OneArgo时代之际,我国政府也在鼓励广大科技工作者走出国门、广泛参与国际合作,尽早实现从跟跑、并跑进入领跑的角色转换;同时,还在不断倡议和呼吁全社会应对/适应全球气候变化、深度参与全球海洋治理、构建海洋命运共同体和形成全球蓝色伙伴关系合作网络,以及早日实现“碳达峰碳中和”目标等。
/ u  L4 t0 J# A# k8 f& d  海洋科技工作者们也是满怀信心,期待着利用和积累更丰富的全球、全海深、多学科和长时间序列的实时海洋观测资料,向国际社会提交更多、更有特色的中国智慧和中国方案。
5 S0 T1 U: r0 n: |  遗憾的是,长期、持续资助中国Argo计划组织实施的科研项目,由于种种原因停止滚动了;申请的业务化运行经费也迟迟未见落实;正在投放的大量国产剖面浮标还未纳入Argo计划管理;......。+ Z, n; |5 y, R8 u4 I
  一支组建二十年的Argo科技创新团队,虽在初心、良心的驱使下,艰辛地坚守着,不断地呼唤着,但终因势单力薄,至今仍未看到一丝曙光。他们同样在急切地等待、期盼着,......。7 p- r& V% y/ X5 [) n  X

& J# w0 q  B1 V" _! ?7 Z( |0 d  难道在国家大力提倡科技创新、原始创新的大环境下,就不需要高质量、原位/实时的海洋科学数据、样本、样品了?仅凭着发表成百上千SCI论文,或者研制出几款模仿的新型海洋观测仪器设备,抑或年年再创个新高、填补个国内空白,就能迈入世界海洋强国行列
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白小禾
活跃在2024-1-28
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