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长期组织实施中国Argo计划的科技人员，在搭载多个调查航次布放剖面浮标的同时, 曾对航次中获取的船载CTD仪、剖面浮标观测资料与由实验室高精度盐度计测量的特定层次上的盐度数据进行了比对、分析。发现某航次使用的一台尚未按时间要求标定的船载CTD仪，在1000dbar以深范围内观测的海水盐度, 与实验室盐度计的差值竟然达到了±0.1左右, 远没有达到国标《海洋调查规范》对盐度观测准确度（±0.02）一级标准的要求, 且离国际Argo组织提出的盐度准确度（±0.01）标准相距更远。 对物理海洋现象及其特征和变化规律的认识, 往往需要积累较长时间序列的海洋环境要素(如海水温度和盐度等)资料。然而, 在漫长的收集和积累过程中, 往往会用到不同的观测仪器设备, 有机械式的, 也有电子感应式的, 或者是遥测的, 它们也都会因各种因素产生各种不同的测量误差, 需要采用一致公认的观测仪器和方法进行同步或准同步的比较测量, 以便能了解和掌握各种观测仪器的准确度和可能产生的测量误差, 并能根据不同的研究目的和要求, 决定对观测资料采取实时模式质量控制(对资料准确度要求较低)和延时模式质量控制(对资料准确度要求较高)。 中国Argo在实践这些质量控制工作的过程中, 发现在我国海洋界, 无论是管理部门还是科研院所, 大都缺乏对海上观测资料质量控制重要性的认识, 普遍只重视获取某一航次的现场观测资料, 而忽视对资料的质量控制, 对同一海区不同航次的观测资料进行质量控制更是无人问津, 导致观测资料质量不高(即使有朝一日得到重视, 但也是无力回天, 没有同步或准同步的“标准”测量数据, 也就难以补救)。 按国际Argo指导组和资料管理小组要求，各国在投放Argo剖面浮标的同时, 尽可能借助船载CTD仪对浮标观测的温度、盐度资料, 特别是第一条观测剖面进行现场质量控制, 以验证剖面浮标观测资料的质量。故每一航次, 我们都会针对所投放的自动剖面浮标观测资料进行质量控制并出具航次报告, 即利用实验室高精度盐度计对在浮标投放站点采集的海水样品进行盐度测定, 并与CTD仪和剖面浮标观测的盐度数据(通常是第一条剖面)进行比对。 此外, 目前国内广泛利用的船载CTD仪, 虽有一部分携带了玫瑰型采水器, 可以通过采集水样进行实验室盐度测定, 但似乎没有同时携带颠倒温度表进行温度同步测量的。所以, 即使人们想要对温度进行现场同步比较观测与资料质量评价, 目前仍缺少有效的比测手段。 1 观测仪器及比测方法 1.1.1 船载CTD仪 1.1.2 自动剖面浮标 1.1.3 实验室高精度盐度计 由表1可见, 无论是船载CTD仪, 还是自动剖面浮标, 其提供的温度、电导率(盐度)传感器的实验室测量准确度都非常高, 但其在海上的实际观测准确度则要低得多, 如“GB/T12763.2-2007《海洋调查规范 第2部分 海洋水文要素调查》”规定, 水温和盐度观测准确度的一级要求分别为±0.02℃(分辨率0.005℃)和±0.02(分辨率0.005)。 而国际Argo计划要求的全球海洋温、盐度的观测准确度，则分别为0.005℃和0.01。
2017年10月15日—11月17日, 中央级大型科研仪器设备购置专项资助的“自动剖面浮标实时海洋观测系统”项目, 搭载由中科院海洋研究所负责的国家自然科学基金委西太平洋开放共享航次(由“科学”号科考船执行), 在该海域布放了5个HM2000型剖面浮标。 此外, 为了检验CTD仪在航次前后是否存在测量误差, 本航次还采集了第一个CTD站位和最后一个CTD站位9个标准层上的水样。 航次结束后, 使用AUTOSAL 8400B型高精度盐度计测得了全部海水样品的盐度值。 船载CTD仪在运输、安装以及海上测量过程中, 遭遇恶劣海况条件(比如本航次曾遭遇两次台风影响)和周围电子信号干扰, 甚至电子原器件老化和海面油污染等因素的影响, 可能会带来自身的测量误差, 故利用船载CTD仪携带的玫瑰型采水器采集代表性层次上的海水样品, 再利用实验室盐度计测量其盐度值；通过比较，确定船载CTD仪的观测结果正确无误后, 再用来验证自动剖面浮标的观测结果。 值得指出的是, 通常调查航次收集的CTD数据是在CTD仪下放过程中获得的,但特定层上的海水样品却是在CTD仪上升过程中采集的。考虑到两者由于采样时空差异和其它一些因素的影响，测量的盐度值会有一定的差异，尤其在海水温、盐度剧烈变化的水层会更加明显。所以，表2中列出的各深度层上的盐度值，同为CTD仪上升过程中的测量结果。 1.2.2 CTD仪与自动剖面浮标观测数据比对 由表３可以看出, 在E130-7站水深1000dbar以下, 剖面浮标和CTD仪观测的盐度，与盐度计的差值绝对值均小于0.01(满足国际上对盐度测量准确度的要求), 各层次观测资料之间的吻合性较好。在E130-12站水深1000dbar以下, CTD仪与实验室盐度计的盐度差绝对值同样都小于0.01, 而剖面浮标与盐度计盐度差的绝对值仅在一个层次(1200dbar)大于0.01(仍小于0.02)。 对比发现, 不仅航次第一个和最后一个CTD站上船载CTD仪观测的盐度与现场采集的海水样品盐度基本吻合, 5个浮标投放站上CTD仪观测的盐度也与采集的海水样品盐度基本吻合(1000—2000dbar范围采集5层水样, 5个站位共计25个盐度比对层, CTD仪观测的盐度值与样品盐度之间差值仅在3个层次不能满足盐度测量的国际准确度标准, 占12%)。故此, 虽然船载CTD仪在航次期间出现过2次故障, 但幸运的是, 其观测资料仍然是可信的, 可以用它们来校正或者佐证剖面浮标的观测资料。 由图3可以看出, 1000dbar以深范围, E130-7站上CTD仪和剖面浮标的盐度曲线吻合的很好(表略, 盐度差值均在±0.01范围以内), 而其余3个站位CTD盐度曲线(图略)均落在剖面浮标盐度曲线的右侧, 也即CTD仪观测盐度要略大于剖面浮标观测的盐度, 然而所有的差值绝对值仍然不超过0.02的国标观测准确度要求, 说明这些剖面浮标观测获得的盐度值也都是可信的。
2.1 CTD仪观测数据出现显著偏差事件（I） 遗憾的是，由于实验室盐度计出现故障，需要返厂维修, 导致采集的海水样品无法及时测定, 不得已只能借助历史观测资料进行比较分析, 以此判断HM2000型浮标的观测资料质量及其可靠性。 图4 25号CTD站上T-S曲线(左)和温、盐度垂直分布(右)
绘制了本航次7个布放剖面浮标的CTD站位上T-S曲线和温、盐度垂直分布, 并分别计算了各个浮标投放站代表层次上的盐度差值(表略)。可以看到，1000dbar以深, CTD仪和浮标观测的盐度差绝对值仅在个别测站、个别层次上符合国际Argo计划规定的观测准确度(±0.01)要求, 其它层次上两者差值均较大(0.011—0.033); 由其中两个代表性测站上的T-S曲线(图4和图5)可以看出, 船载CTD仪与剖面浮标观测资料, 甚至与历史观测资料比较, 其温、盐度看似具有相同的变化趋势, 且相互之间也十分接近, 尤其在1000dbar水深以下, 两者几乎已经重合。 考虑到历史观测资料的收集时间比较早(20世纪90年代), 且海洋动力过程有可能存在多种时空尺度的变化, 故仅仅依据CTD仪观测结果与历史和浮标观测结果之间的差别，并不能完全说明CTD仪观测结果存在问题。不过, 航次期间CTD仪确实出现过接口短路故障。 图5 56号CTD站上T-S曲线(左)和温、盐度垂直分布(右)
为了更加直观地比较和验证各种观测资料的质量及其可信度, 还收集了观测海域历史上利用船载CTD仪观测的、且最大观测深度大于2000dbar的剖面进行了比较分析, 并将本航次船载CTD仪和HM2000型剖面浮标观测的资料, 与同期APEX型剖面浮标观测的结果和历史船载CTD仪观测的结果, 绘制在同一幅T-S聚图(图6)上，不难发现, HM2000型浮标获取的剖面资料与同期APEX浮标和历史船载CTD仪观测的结果要更吻合些; 而本航次船载CTD仪的剖面观测资料同样要比同期APEX浮标和历史船载CTD仪观测的结果偏高些, 估计偏差在0.01—0.03之间。 图6 利用不同观测资料绘制的T-S曲线 综上所述, 通过不同来源的数据综合比较来看, 本航次船载CTD仪的观测结果与浮标剖面和历史观测资料之间的确存在系统性偏差, 且极有可能是由CTD仪短路故障导致的。而该航次出现的问题，也正好说明了海洋观测仪器标定的重要性。 2.2 CTD仪观测数据出现显著偏差事件（II） 需要指出的是，在Argo-02站上，由于玫瑰型采水器发生故障, 未能采集到500m层以下的水样；而在Argo-05站上投放的浮标，因浮标自身故障, 未能正常接收到盐度剖面资料。 进一步观察剖面浮标与盐度计测定的结果, 发现在各测站的上层(约800m水深以上)两者拟合程度不是很好, 而在深层却几乎重叠, 两者差值在0.0001—0.0178之间(表4)。只是在Argo-03站的1000m层上, 其盐度差达到了0.0486, 超过国标规定的一级观测准确度(±0.02)要求。经查明, 这一结果与实验室测量时盐度计传导单元中存留气泡(通过酒精去除即可恢复正常)有关, 从而造成实验室测量盐度有较大的误差。 为此,曾建议该船载CTD仪的拥有单位中国海洋大学船舶中心，尽快将该航次使用的船载CTD仪送国家权威部门(如国家海洋标准计量中心)检定。随后,我们很快收到了来自船舶中心的反馈意见,告知航次期间使用的CTD标定参数是错误的, 并提供了新的纸质版标定证书。于是，我们又采用最新提供的标定参数对航次期间获得的船载CTD仪观测资料进行了重新计算, 并再次做了对比分析。 图9显示了本航次全部CTD站上由标定的原参数（左）和新参数（右）重新计算的温、盐度剖面数据并绘制的T-S曲线。可以看到, 利用原标定参数获得的CTD资料, 其在海洋深层的T-S曲线(图9左)，显得比较分散；而利用重新标定参数后的T-S曲线(图9右)，在深层则显得高度集中。这也充分表明了，船载CTD仪在航次前后标定的重要性和必要性。 图9 T-S点聚（左图：利用了标定的原参数；右图：利用了标定的新参数）
按照国际Argo指导组和资料管理小组要求，各国在投放剖面浮标的同时, 应尽可能借助船载CTD仪对浮标观测的温、盐度资料, 特别是第一条观测剖面进行现场质量控制, 以验证剖面浮标观测资料的质量。 (1) 船载CTD仪不按规定在航次前后送国家权威部门标定; (3) 即使进入新世纪以来, 人们对船载CTD仪的观测资料质量给予了应有的重视, 许多单位还从国外引进了实验室高精度盐度计, 但实际在航次现场使用的比较少见。而且，一些船载CTD仪并未携带玫瑰型采水器, 也就无法进行现场比测、校正。 注：该文源自2019年3月第50卷第2期《海洋与湖沼》。平台转发时征得了一作同意，并做了稍许校正和修改；感兴趣的读者可以根据如下信息查阅原文：吴晓芬、周慧、曹敏杰、刘增宏、孙朝辉、卢少磊，船载CTD仪与自动剖面浮标观测资料质量初探，海洋与湖沼，2019，50（２），278-290。
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