Argo计划

title: 国际合作.
content: Argo计划通过全球30多个国家的合作来维持一个全球海洋观测网,使任何国家可以探测海洋环境要素。Argo是Global Ocean Observing System (GOOS)的重要组成部分。Argo通过Argo指导工作组 进行协调– 一个由科学家和技术专家组成的国际团体,每年召开一次会议。Argo数据流由Argo数据管理组管理。 所有的协调工作通过 Argo信息中心协助完成,该中心隶属于 政府间海洋委员会及世界气象组织(World Meteorological Organization)。Argo还受GEO-地球观测小组的支持,早期就已获得世界气候研究计划的CLIVAR 项目 (海洋-大气系统的变异性及可预测性)以及 全球海洋数据同化试验 (GODAE OceanView)的批准。
title: 历史.
content: Argo计划首先在1999年召开的海洋观测大会上提出,该会议是由国际机构组织的,旨在创建可协调的海洋观测方式。原始的 Argo 计划书 由一个科学家组成的小组编写,该计划书描述了一个由3000个浮标组成的全球海洋观测网计划,并将在2007年的某时完成。2007年11月,由3000个浮标组成的全球海洋观测网全面建成。Argo指导工作组于1999年在美国马里兰召开了第一次会议,并在会上概述了全球数据共享原则。Argo指导工作组于2009年向海洋观测大会提交了十年进展报告,并收到了有关如何完善观测网的建议。这些建议包括在高纬度海区、边缘海(如墨西哥湾和地中海)和沿赤道海区加强观测,在西边界强流区(如湾流Gulf Stream和黑潮Kuroshio)强化观测,向深海扩展观测以及利用新型传感器监测海洋生物和化学变化等。2012年11月,Argo观测网已收集了100万条剖面(是20世纪所有调查船观测资料的两倍),并在多家组织的网站上进行了报道。
title: 浮标设计和运行.
content: 通过改变浮标自身的有效密度,按照预定的时间表在海中上浮和下沉是Argo浮标的重要特点。任何物体的密度由物体的质量除以体积获得。Argo浮标在自身质量不变的情况下,通过改变体积的方式改变密度。浮标通过液压活塞把油注入位于浮标底部的外部皮囊来改变其体积。随着皮囊的膨胀,浮标的密度变得小于海水密度,从而向海面上浮。当任务结束时,浮标收缩活塞再次下潜。  典型的Argo浮标标体长1米,顶部半球型的帽子约14 厘米。所以浮标体积最小约16600立方厘米。在阿拉斯加湾的Papa海洋站,海表的温度和盐度约6°C 和32.55‰,所以海水密度为1.0256克/立方厘米。而2000米深度处的温度约2°C,盐度为34.58‰,如果包含压力效应(海水可轻微压缩),海水密度为1.0369克/立方厘米,密度的变化除以深层密度的值为0.0109。  浮标到达2000米和上浮至海表时必须匹配这些密度。因为浮标的密度为其质量除以体积,所以需要改变0.0109 x 16,600 = 181立方厘米的体积来实现该过程。所有浮标装载传感器来测量海水温度和盐度,但越来越多的浮标还装载其他传感器,如溶解氧及叶绿素、营养物和pH等生物化学传感器。正在开发的被称为 生物Argo的扩展计划,将在浮标上加装生物和化学传感器来观测海洋。  用于卫星通讯的天线被安装在浮标顶部,将在浮标完成上浮后伸至海面以上。由于海水含盐分,可导电,所以在海面以下进行无线通讯是不可能的。早期的Argo浮标使用慢速的单向卫星通讯,但2013年中期投放的浮标主要使用快速的双向卫星通讯。使用双向通讯系统的浮标可以传输更多的观测数据,在海面只需要停留约20分钟,而不是过去的8-12小时,大大降低了搁浅和生物污染的风险。  自Argo计划开始以来,Argo浮标的平均寿命已经大大增加,2005年布放的浮标其平均寿命已经第一次超过4年。目前正在进行得技术改进有望使浮标的寿命增加到6年或更长。
title: 观测网设计.
content: 观测网最初提出的分布密度为浮标间的平均距离为3°x3°Argo计划书 。这可以使高纬度海区有较高的浮标分布密度(数公里),因为控制海洋特征尺度(如涡旋)的罗斯贝变形半径(Rossby radius of deformation)随纬度的增加而变小。至2007年,该观测网基本建成,但南大洋深海的分布密度仍未实现。  正在努力完成在世界各大洋布放浮标的最初计划,但由于南大洋(Southern Ocean)布放机会很少,所以还面临困难。  正如“历史”部分提到的那样,目前正计划在赤道海区、西边界流及边缘海区进行强化观测,这需要将原来计划的3000个浮标增至4000个。  利用剖面浮标观测海洋的一个成果是可以消除季节性偏差。上图显示了自Argo计划实施以来至2012年11月30°S 以南海区(上面曲线)浮标观测剖面数量与同期其他观测资料的对比。下面的曲线显示出强的年变化,即南半球夏季收集的剖面是冬季的4倍,而Argo资料的比率小于1.2。
title: 数据获取.
content: Argo模式的一个重要特征是可以准实时地、无限制地获取全球资料。当一个浮标传送一条剖面后,能被快速转换成可上传至GTS(全球通信系统)的格式。GTS由世界气象组织(World Meteorological Organisation)运行,其目的是为天气预报共享数据。所以所有WMO成员国能在几小时内接收到所有Argo剖面数据。数据还可通过两个全球Argo资料中心(GDAC)法国GDAC和美国GDAC的FTP及WWW入口获取。 约90%的剖面资料能在24小时内提供给用户,剩余的剖面也能在稍后提供。  用户在使用从GTS或GDAC获取的Argo数据是需要编程技巧。GDAC提供的多剖面文件用Ocean DataView软件可以读取。类似于20121106_prof.nc名称的文件即多剖面文件,为2012年11月6日在某个洋区获取的所有剖面并包含到一个 NetCDF 格式的文件中。GDAC确定了3个洋区,分别为大西洋、印度洋和太平洋。所以某一天将有3个多剖面文件来装载所有剖面数据。 那些缺乏编程技巧,但想使用Argo资料的用户,可以下载Argo全球海洋图集  对Argo数据制作的网格化资料感兴趣的用户,可访问网页,上面列出了一些可用的网格资料。 Argo资料还能通过谷歌地球显示由Argo技术协调员开发的层。有关如何使用该层的指南可访问这里。不考虑获取和研究Argo数据的方式,重要的是用户能熟悉Argo数据文件的结构、Argo浮标的特性及质量控制标记的含义。用户可以参考一个有用的 Argo用户手册。强烈建议用户在使用Argo资料前阅读该手册。Argo指导工作组也通过网页发布了一些有关的贴士。
title: 数据结果.
content: Argo是目前获取海洋的气候状态信息的主要来源,已被广泛应用到许多研究论文中(如右图所示),内容涉及海-气相互作用、海洋环流(ocean currents)、年际变化、厄尔尼诺现象(El Niño)、中尺度涡、水团性质及变化,Argo资料已经应用到物理海洋学的各个领域。Argo还能用于直接计算全球海洋热含量。  Durack和Wijffels最近发表的一篇具代表性论文中,分析了全球海表盐度模式的变化。  他们认为全球海洋中高表层盐度的海水正变得更咸,而表层盐度相对较低的海域其海水正变得更淡,也可描述为“富人变得更富,而穷人变得更穷”。从科学上来讲,盐度的分布受降水和蒸发间差异的控制。如在北太平洋(Pacific Ocean)北部, 降水强于蒸发,使海水盐度低于平均值。他们的研究结果表明地球正在寻找一个全球水文循环的强化。Argo数据还被用于驱动气候系统模式,使人们有能力改进气候季节性变化的预报。

Summary: Argo是一个海洋观测系统的名称,可为气候、天气、海洋学及渔业研究提供实时海洋观测数据。