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。$ j0 a: x: J" j4 Q1 `5 f0 `
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。
$ y( g Z9 |/ d! R O( `% S7 T2 @; V+ [) ^
No. 01 OneArgo实时海洋观测网建设现状与中国贡献 ( l2 |+ d* |( s8 U% P1 p$ n8 Y! Y
国际Argo计划自2000年正式实施以来,世界上共有40多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会停止工作,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。. K0 f2 l7 y1 L! ` O
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:
0 D0 h8 \. A/ _ 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2022年6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%,名列第一至第三位;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%,列第四至第八位;意大利87个占2.21%和中国64个占1.63%,分别名列第九和第十位。# @% i8 U2 ~) Y& p- `1 k' ^: D2 o
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。
6 c6 u" l- s- M' T5 @; e 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。2 `' o8 U& u; n' M# j4 w
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。% A& M" K* {7 m: C; _" X8 [$ h
# `+ S& y6 @! |4 b
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。3 ~8 f# E! R& K* U
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。 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。
5 q g5 [3 q" A 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%)。
" P" X% z/ L, k 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%。* }0 ~# F+ P! v: g1 @9 |5 y
) S* q2 k, ]8 N
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。 图中显示,使用铱(IRIDIUM)卫星进行通信的浮标最多,达3586个(占91.27%);使用ARGOS卫星进行通信的浮标为341个(占8.68%);而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,不得已才接入了通讯覆盖范围更大的铱卫星系统。
2 o$ T+ N: g4 F2 C9 r( @8 O. B- C8 Q9 V* ]6 x0 _( k
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 (%) | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 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。
5 n$ z, i. V E$ C+ X/ ]+ n2 \% D+ I 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)和南海(0个)则还远远没有达到OneArgo计划要求的最低布放标准。3 }" e/ f/ M6 M, k8 l+ J/ }5 W
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性。
& `* T. s& ?8 a: M0 W% j7 W7 x( o, g
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)。% u. `' X7 p/ x! L
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。( z* ^7 F1 v2 w' e1 C
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。
3 x, |/ e( \- l 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。& A7 ^# z6 u3 I8 r8 \& {
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。
# Q* @: t) y p) f! ` 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。
7 o* Y+ u1 t% i! W1 c: X1 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。, J2 E% ~9 O, h1 Q/ f5 ~
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。( O% G1 `% V1 p( _, Z- F
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;......。' X& o2 g) ~$ n; ~ r
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,......。
' ]' e* K ^) W" ]% v9 V$ {9 p0 t
8 D$ Z, R2 m# j 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。
7 _. l% K4 ~% q) V; K2 L
' S( L; ?* y( P$ T, E$ H
7 R5 y5 H( {4 p
* ?9 z) ?4 D' z i) Z: x |