全球海洋Argo网格数据集制作与可靠性验证

利用改进的 Barnes 逐步订正法,结合一个混合层模型,构建完成了一个新版(2004-2017 年) 全球海洋(79. 5°S~79. 5°N,180°W~180°E)Argo 三维网格温、盐度资料集及衍生数据产品。 与旧版网格数据集相比,新版数据集采用一阶近似(表层温、盐度通过混合层内温、盐度线性拟合得出)的混合层模型,改善了资料集在表层的准确性;与 WOA13 资料集、同类 Argo 资料集和锚碇浮标观测资料的可靠性检验结果表明,新版全球海洋 Argo 网格数据集提供的资料是可信的,其质量也是有充分保证的。     

Argo浮标电导率漂移误差检测及其校正方法探讨

文章引入位势电导比(potential conductivity ratio)的概念,对一个在西北太平洋上观测时间长达4a的Argo剖面浮标进行了诊断分析,并利用现场CTD资料和简单的误差消除法,对该浮标由电导率传感器漂移所产生的盐度误差进行了校正处理,且与目前同际上公认的WJO方法进行了比较,发现利用现场CTD资料校正Argo浮标长期观测所产生的盐度误差更直观、更简便,其校正结果也是可信的。     

Argo、GTSPP与WOD数据集及其应用中需注意的若干问题

数据集整体的时空覆盖率制约了海洋科学研究的时空尺度,而海洋仪器的性能和观测方式直接决定了海洋数据的可靠性。以观测仪器作为主要衡量指标,结合数据集的时空覆盖率,对以温度和盐度为数据集主体的自持式拉格朗日环流剖面观测(Argo)数据集、全球温盐剖面数据集(GTSPP)、世界海洋数据集(WOD)进行分析和比对,确定了三者关系:Argo和GTSPP都是WOD的数据源,而GTSPP中包含了Argo实时数据的80%。在此基础上研究确定了目前温盐数据的主要观测仪器为Argo浮标、XBT和CTD,并对这三种仪器的误差来源和量级进行详细分析:由于全球自动观测与传输需求,Argo数据存在电子信号不稳定导致的随机误差,而且在高纬度强温跃层地带出现较强的虚假盐度尖峰,再是自由漂移的特性导致1%~2%盐度剖面漂移超过0.02 PSS-78;由于下降方程的不断演变,全球半数XBT数据提供者并未提供仪器型号,导致数据整体的可靠性下降;由于CTD基本采用船载观测,因此成本高、共享数据少且多集中近海。因此在对全球温盐数据进行应用时,应综合考虑观测仪器的可靠性和时空覆盖率,有效实现对资料本身误差和真实海洋现象的甄别。     

基于Argo浮标的热带印度洋混合层深度季节变化研究

根据2004-2005年热带印度洋(30°S以北)的Argo浮标(自持式海洋剖面观测浮标)温度-盐度剖面观测资料,采用位势密度判据(Δσθ=0.03 kg/m3),针对每个Argo浮标的温度-盐度观测剖面确定了海洋混合层的深度,然后采用Krig插值方法构建了3°×3°空间分辨率的月平均网格化混合层深度产品。通过与已有气候平均混合层深度资料的比较表明了该产品的合理性,在此基础上进一步对热带印度洋海盆尺度的混合层深度空间特征和季节变化规律进行了讨论。研究结果表明,Argo浮标资料可用于热带印度洋混合层变化的研究,为进一步研究热带印度洋海-气相互作用提供了基础资料。     

HM2000型剖面浮标的主要特征及其应用

HM2000 型剖面浮标是一种新颖的国产海洋观测仪器,可以长期在海上自由漂移并连续测量 0~2 000 m 水深内的海水温、盐度剖面数据,已被国际 Argo 组织用于全球 Argo 实时海洋观测网建设和维护。 详细介绍了该型浮标的工作原理、结构、功能和主要技术指标等,并与 APEX 型浮标进行了比较分析, 表明了 HM2000 型剖面浮标具有明显的功能优势,且测量的温、盐度质量是有足够保证的,完全可以替代国外浮标用来主导建设我国的 Argo 区域海洋观测网。     

全球海洋Argo网格资料集及其验证

简要介绍了全球海洋Argo 网格资料集的制作过程,并着重探讨了该数据集与历史观测资料集（如WOA09 和TAO）, 以及同类型的Argo 网格数据集等进行的比较与验证结果,发现利用逐步订正法构建的Argo 网格资料与其他数据集相比,除 了相互间吻合程度较高,能较客观地呈现出全球海洋中的一些大、中尺度海洋特征外,由Argo 资料揭示的一些重要物理海 洋特征的结构显得更细致,更能反映这些现象的演变过程和变化规律;加上Argo 资料严格的质量控制过程,确保了重构的 网格数据集的质量和可靠性。该资料集不仅可以作为研究全球海洋状况或揭示物理海洋现象的基础资料,还可为海洋数值模 式的开边界和初始场提供参考依据。     

热带太平洋海域的Argo浮标计划

1　国际 Argo计划国际 Argo计划提出施放 3 0 0 0个剖面浮标组成一个海洋观测网 ,以便实时观测全球海洋上层的温、盐度结构。每个浮标之间距离约为 3 0 0 km。浮标将被设置在 2 0 0 0 m水深附近漂移 ,且每隔 1 0天上浮一次 ,把测量的温、盐度剖面资料和位置信息通过卫星传送到设在陆上的接收站。然后 ,浮标再次下沉到预定的深度进行新一轮循环。浮标的使用寿命为 4年。这些浮标的工作原理与大气无线电探测器相似。2　实施 Argo计划的意义利用 Argo浮标进行全球次表层观测 ,并结合覆盖全球海洋表面的卫星观测 ,将会提高业务预报和科学研究…     

Argo-认识和预测气候变化的全球海洋观测计划

1　全球海洋观测网 (Argo)为了解全球气候的变化 ,海洋学界正在做一项雄心勃勃的事业 ,即设计并部署一个全球海洋观测系统 ,以便对海洋从季节到十年间的变化作前所未有的长期跟踪观测。这项计划的实施 ,将使人类对气候的认识和预测向前迈出一大步。全球海洋观测系统的现场支柱就是 Argo剖面浮标网 ,将为人类提供一个全球海洋次表层数据库。Argo剖面浮标观测网将由 3 0 0 0个自动仪器组成 (图 1 ) ,每个浮标每隔 1 0天发送一组取自 2 0 0 0 m到海面的温度和盐度剖面资料 (图 2、3 )。在全球大洋内每隔大约 3个经纬度布设一个浮标 ,其数据通…     

Argo浮标观测溶解氧数据的原理与质量控制

Argo剖面浮标已成为海洋溶解氧观测数据的主要来源,截至2018年7月已在全球范围内获取了超过13万条溶解氧剖面,然而目前其数据的质量控制仍然存在不足。本文首先介绍了Argo浮标上携带的溶解氧传感器的测量原理、主要误差来源以及两种校正方法:气候态校正法与空气测量校正法,并提出了目前在溶解氧传感器数据质量控制研究亟需解决的技术问题,包括:①由于传感器伸出水面的高度不够,一些浮标并不能有效测量空气氧含量,因为无法进行空气测量校正方法;②Argo观测的溶解氧数据库中目前存在一些异常测量剖面没有得到有效剔除,影响校正系数的计算;③使用平均值确定校正系数的方法容易受到异常剖面的干扰。     

COPEX和HM2000与APEX型剖面浮标比测试验及资料质量评价

利用船载CTD仪、国外剖面浮标(APEX)和实验室盐度计等标准仪器设备,在西北太平洋海域对2种型号国产剖面浮标(COPEX和HM2000)进行了现场比测试验,并对观测资料质量进行了定性和定量分析与评价.结果表明:(1) COPEX和HM2000型剖面浮标观测的盐度资料均能达到国际Argo计划提出的±0.01的精度要求;(2)HM2000的最小观测深度离海面1 m以内,最大观测深度基本稳定在2 000 m左右,并能保持在1000 m深度附近漂移,而COPEX的最小观测深度在8～9 m之间,最大观测深度则在1 800～1 900 m之间波动,且漂移深度都在600～800 m之间;(3)COPEX和HM2000都获得了70条以上有效观测剖面.总体而言,两种国产剖面浮标观测的温、盐度资料都是可信、可靠的.但试验中暴露的一些问题和不足仍有待不断改进和完善.     

Argo光盘数据集的研制与应用

早期的Argo数据光盘主要基于文件系统的数据管理,都没有提供对查询结果的保存和打印功能,更没有引入数据库系统对浮标数据进行综合管理.文中针对Argo数据共享和分发过程中存在的不足,特别是Argo光盘数据集所存在的问题,提出了改进方法.并引进数据库技术对Argo光盘数据集进行了补充和完善:提出了使用Winrar压缩软件对光盘数据资料进行压缩,从而解决了日益增加的Argo数据与光盘容量有限的矛盾,可以更好的满足Argo数据分发和共享的需求.为了充分发挥Argo光盘数据集的功能,文中还针对Argo资料用户对图形文件的需求,利用VC++和Matlab混合编程的方法,开发了Argo视图软件.最后,基于数据库技术研制完成了一张包含了1997-2006年全球海洋上全部Argo剖面浮标观测的Argo光盘数据集,并系统介绍了该数据集的结构、功能和应用过程等.     

船载CTD仪与自动剖面浮标观测资料质量初探

海洋科学的发展离不开精确的数据,然而各种海洋观测仪器在复杂的海洋环境中作业难免产生测量误差,导致观测数据需要进行实时(或延时)质量控制。中国Argo计划在搭载多个航次布放剖面浮标的同时,对航次中获取的船载CTD(conductivity, temperature, and depth)仪观测资料、自动剖面浮标观测资料以及实验室高精度盐度计测量数据进行了实时比对。分析结果显示,利用实验室高精度盐度计对现场观测数据尤其是船载CTD仪观测资料进行质量控制,于温盐数据(特别是深层)的实时/延时校正非常重要;如某航次未经标定的船载CTD仪所测1000dbar以深范围内海水盐度,与实验室高精度盐度计的差值达到±0.1左右,远远落后于国内海洋调查规范对盐度准确度±0.02的一级测量要求,该具体实例更加突显了船载CTD仪在航次前后送往权威部门进行检测的必要性和重要性,从而确保每个航次获取的CTD资料的质量。建议有条件的情况下,在进行深海大洋船载CTD仪观测时要进行现场实验室高精度盐度计的质量控制工作及比对试验,以提高我国深海大洋观测数据的质量。     

Significant salinity increase in subsurface waters of the South China Sea during 2016–2017

The South China Sea(SCS) is the largest semi-enclosed marginal sea in the North Pacific. Salinity changes in the SCS play an important role in regional and global ocean circulation and the hydrological cycle. However, there are few studies on salinity changes over the SCS due to lack of high-quality and long-term observations. In the past decade, the deployment of floats from the Argo program in the SCS and their accumulated temperature and salinity profiles have made it possible for us to examine salinity changes over the entire basin. In this study,salinity changes were investigated with Argo and underwater glider temperature and salinity observations and gridded temperature–salinity objective analyses(UK Met Office Hadley Centre EN4.2.1 objective analysis and China Argo Real-time Data Center BOA_Argo). The results indicated that the subsurface water in the entire SCS became significantly saltier during 2016–2017. The most significant salinity increase was found during 2016 in the northeastern SCS. The subsurface water in the northeastern SCS exhibited a salinity maximum above 35, which was recorded by three Argo floats during 2015–2016. Such high salinity water was rarely observed and reported prior to the Argo era. Average salinity of 2016–2017 along the 25.5σ_θ–23.5σ_θ isopycnal surfaces in the whole SCS is 0.014-0.130 higher than the climatology. Increases in subsurface salinity started from the northeastern SCS and extended southwestward gradually. Moreover, the subsurface salinity changes, especially in the northern SCS,exhibited a semiannual lead behind the subsurface Luzon Strait transport. Further analysis indicated that the predominance of advection, driven by subsurface Luzon Strait transport, led to salinification along the western boundary of the SCS. In other parts of the SCS, negative wind stress curl trends tended to preserve the high salinity characteristics of the subsurface water.     

基于微波遥感技术海面盐度反演方法

海面盐度(sea surface salinity,SSS)是研究海洋变化及其气候效应重要的物理量,对海洋生态环境、海洋可持续发展至关重要.为了提高海面盐度反演精度,本文通过对SMAP卫星L波段微波辐射计测量的亮温数据进行海面盐度反演研究,考虑风、浪等影响海面粗糙度的环境因子对Klein-Shift模型(简称K-S模型...     

Comparative analysis of the North Atlantic surface circulation reproduced by three different methods

Calculation results are presented for long-term mean annual surface currents in the North Atlantic based on direct drifter measurements and numerical experiments with the ocean general circulation model using both climatic arrays of hydrological data World Ocean Atlas 2009 and Argo profiling data. The calculations show that the technique suggested for model calculations of oceanographic characteristics of the World Ocean with the use of Argo data significantly improves the climatic fields of the temperature and salinity even on a coarse grid. The comparison of the model calculation results with drifter data showed that the temperature and salinity fields found from Argo data with the use of data variational interpolation on a regular grid allow the calculation of realistic currents and can be successfully used as initial conditions in hydrodynamic models of the ocean dynamics.     

基于气候性温盐关系模型对Argo数据进行质量控制的研究

通过全球Argo计划的实施,我们获得了大量的温盐剖面数据。如果对浮标所在洋区的状况不是很了解,很难判断Argo浮标电导率传感器的工作状态及盐度数据的可靠性。为了避免错误的数据,必须对Argo进行有效的质量控制。国家海洋信息中心根据西北太平洋海区的南森站和CTD温盐数据,建立了高质量的气候学温盐数据集,对投放在西北太平洋海区的Argo浮标数据进行了相应的质量控制。结果表明,利用Argo浮标所在海区的气候学数据对Argo数据进行质控是比较有效的方法之一。     

Improvement of short-termforecasting in the northwest Pacific through assimilating Argo data into initial fields

The impact of assimilating Argo data into an initial field on the short-term forecasting accuracy of temper- ature and salinity is quantitatively estimated by using a forecasting system of the western North Pacific, on the base of the Princeton ocean model with a generalized coordinate system （POMgcs）. This system uses a sequential multigrid three-dimensional variational （3DVAR） analysis scheme to assimilate observation da- ta. Two numerical experiments were conducted with and without Argo temperature and salinity profile data besides conventional temperature and salinity profile data and sea surface height anomaly （SSHa） and sea surface temperature （SST） in the process of assimilating data into the initial fields. The forecast errors are estimated by using independent temperature and salinity profiles during the forecasting period, including the vertical distributions of the horizontally averaged root mean square errors （H-RMSEs） and the horizontal distributions of the vertically averaged mean errors （MEs） and the temporal variation of spatially averaged root mean square errors （S-RMSEs）. Comparison between the two experiments shows that the assimila- tion of Argo data significantly improves the forecast accuracy, with 24% reduction of H-RMSE maximum for the temperature, and the salinity forecasts are improved more obviously, averagely dropping of 50% for H-RMSEs in depth shallower than 300 m. Such improvement is caused by relatively uniform sampling of both temperature and salinity from the Argo drifters in time and space.