一个Argo剖面浮标的观测过程及其资料应用探讨

提取了一个在海上长达5年的Argo剖面浮标观测资料,对观测资料进行评估和质量控制,通过对浮标观测资料进行综合分析,帮助人们了解Argo浮标的观测过程及其资料的应用.     

Argo剖面浮标观测资料的接收、处理与共享

中国Argo实时资料中心不仅承担着中国Argo计划的浮标布放任务,而且还承担我国浮标资料的实时接收和处理,同时,还兼顾国际Argo计划成员国布放的浮标观测资料的延时处理,并将处理后的资料及时分发到用户手中。文章将就中国Argo实时资料中心对浮标资料接收、处理和分发过程等作一系统介绍,以帮助用户对Argo资料有一更深入的了解。     

参考数据集对Argo剖面浮标盐度观测资料校正的影响

国际Argo计划采用新颖的Argo剖面浮标来监测全球大洋中上层的变化,对浮标盐度观测资料进行质量控制是非常重要的。本文采用历史水文观测资料集得到的温-盐度(-S)关系,并利用Wong等人开发的WJO延时模式盐度校正方法,对电导率传感器出现漂移、偏移等故障的Argo剖面浮标盐度资料进行校正。对影响校正结果的历史水文资料集(或参考数据集)的选取进行了初步研究,并在不同的海区进行试验。结果表明,选取合适的参考数据集可以提高盐度校正的精度。     

全球Argo实时海洋观测网建设及应用进展

为了使各国政府、部门管理人员和科技工作者了解国际Argo计划的实施进展,以及帮助广大民众认识实施Argo计划的重要性和已经取得的初步成果,国际Argo信息中心、国际Argo科学组和国际Argo资料管理组联合编写了一本科普宣传册,题为“Argo,一个观测实时海洋的剖面浮标网”,经翻译、整理成文,以帮助国内读者深入了解和认识这一新世纪的重大国际观测计划。文章从陈述开展海洋观测的重要性和实施Argo计划的必要性着手,系统介绍了全球Argo实时海洋观测网建设的现状和Argo资料应用研究所取得的初步成果,以及Argo计划的发展前景等。     

基于Argo 观测资料的南海北部海域声速场 时空特征分析

利用近5 年的Argo剖面序列,通过经验正交函数（EOF） 分析,分析了南海北部海域声速垂直结构的时空变化特征 和声速场水平分布特征。分析表明：EOF 的前6 个模态反映了海区声速结构的主要变化,可以很好地表示声速剖面。第1 模 态具有明显的年变化周期,主要受海洋混合层季节性变化影响;第2 模态与第1 模态时间函数具有明显的反向变化特征,主 要对次表层进行调制;第3 模态主要影响次表层以下声速变化;表层声速分布与深层声速分布有明显的差异,表层声速主要 受海水温度变化的影响,深层声速分布与南海环流系统关系密切;冷涡的存在会引起声速场的低值中心。     

应用Argo资料分析西北太平洋冬、夏季水团

应用Argo剖面浮标观测的温、盐度资料,分析了西北太平洋海域冬、夏季的温、盐度分布、水团结构及其分布。首先采用T-S点聚图法分析了该海域水团分布的基本情况,由点聚分析结果可知,该海域至少存在6种以上水团;再用模糊聚类软化法对水团作进一步划分,分别计算了该海域6至11类水团的F和△F值,结果表明,冬、夏季的△F值都以划分为8类时为最大,这与大洋水团的稳定性是一致的,因此,该海域冬、夏季水团以划分为8类最佳,它们分别是北太平洋热带表层水、北太平洋次表层水、北太平洋中层水、北太平洋副热带模态水、北太平洋深层水和赤道表层水,以及南太平洋次表层水和南太平洋中层水。     

应用Argo资料分析西北太平洋冬、夏季水团

应用Argo剖面浮标观测的温、盐度资料,分析了西北太平洋海域冬、夏季的温、盐度分布、水团结构及其分布。首先采用T-S点聚图法分析了该海域水团分布的基本情况,由点聚分析结果可知,该海域至少存在6种以上水团;再用模糊聚类软化法对水团作进一步划分,分别计算了该海域6至11类水团的F和△F值,结果表明,冬、夏季的△F值都以划分为8类时为最大,这与大洋水团的稳定性是一致的,因此,该海域冬、夏季水团以划分为8类最佳,它们分别是北太平洋热带表层水、北太平洋次表层水、北太平洋中层水、北太平洋副热带模态水、北太平洋深层水和赤道表层水,以及南太平洋次表层水和南太平洋中层水。     

基于Argo观测的太平洋温、盐度分布与变化(Ⅰ):温度

利用基于客观分析方法重构的Argo网格资料(未同化其他观测资料),分析探讨了2004年1月-2011年12月期间太平洋海域(60°S-60°N、120°E-80°W)温度气候态分布特征与变化规律。结果表明,在西太平洋赤道附近海域,29℃等温线的包络范围(暖池),夏季显著增大,位置也明显偏北,且其厚度仅限于约100 m上层;在亚热带海域次表层(约150 m),形成南北两个高温(南部大于27℃,北部大于24℃)中心,呈马鞍形分布,但并不以赤道为对称中心,而是偏向北半球8个纬度;在南、北纬40°附近海域,等温线十分密集,形成"极锋";在新西兰东南海域存在低温水舌由南向北的入侵现象,从表层至1 000 m深层始终可见,似是终年存在的一个水文特征。温度的年变化规律表层最明显,每年呈一高一低的分布趋势,亚热带海域尤为显著,北半球温度年较差大于9.5℃,南半球约为6.0℃,且北半球的最高、最低温度值分别出现在每年的8月份和2月份,南半球则相反。表层以下,温度的周期性变化远不如表层明显,至500 m中层,整个太平洋海域的温度最大变幅仅为1.0℃。赤道海域表层温度明显存在3年的周期性年际振荡,北亚热带表层也表现为3-6个月的周期性年际变化,中层年际振荡较缓,振幅也较小,而亚南极海域从表层直至500 m中层,均存在不规则年际振荡。     

西北太平洋Argo剖面浮标观测及其应用研究

国际Argo计划的实施,就好象是在全球广阔的深海大洋中设置了3000多个"气球探空观测站",从而形成立体的全球大洋长期观测系统,为研究海洋提供前所未有的深广视角,使人类企图深入了解和掌握大尺度实时海洋的变化,提高天气和海洋预报的精度,有效防御全球日益严重的天气和海洋灾害的愿望终将成为现实。     

Argo资料的全球上层海温年和半年周期振荡的空间分布特征

利用小波分析方法,对2003-2008年周平均的Argo(地转海洋学实时观测阵)海温资料进行了分析,给出了全球上层海温年周期和半年周期振荡的空间分布特征.结果表明,南北半球中高纬地区以表层海温的年周期变化为主,在低纬度地区,表层海温以半年周期为主,而温跃层附近海温既有年周期也有半年周期(赤道太平洋、东南印度洋和赤道西大西洋以年周期为主;赤道东、西印度洋以半年周期为主).南北半球中高纬的年周期海温和北半球中纬度的半年周期海温在表层范围最大,显著性最高,强度最强,位相最前.随深度的增加,范围减小,显著性降低,强度减弱,位相滞后.信号主要集中在水深50 m以上,影响深度在150m以浅;赤道附近的太平洋和热带东南印度洋的年周期海温以及赤道东、西印度洋的半年周期海温在水深100m范围最大,显著性最高,强度最强,位相最前,信号主要集中在温跃层附近,影响深度均可达500m.     

Twenty years of ocean observations with China Argo

The international Argo program, a global observational array of nearly 4 000 autonomous profiling floats initiated in the late 1990s, which measures the water temperature and salinity of the upper 2 000 m of the global ocean, has revolutionized oceanography. It has been recognized one of the most successful ocean observation systems in the world. Today, the proposed decade action “OneArgo” for building an integrated global, full-depth, and multidisciplinary ocean observing array for beyond 2020 ...     

Estimation of eddy heat transport in the global ocean from Argo data

The Argo data are used to calculate eddy(turbulence)heat transport(EHT)in the global ocean and analyze its horizontal distribution and vertical structure.We calculate the EHT by averaging all the v′,T′profiles within each 2×2 bin.The velocity and temperature anomalies are obtained by removing their climatological values from the Argo"instantaneous"values respectively.Through the Student’s t-test and an error evaluation,we obtained a total of 87%Argo bins with significant depth-integrated EHTs(D-EHTs).The results reveal a positive-and-negative alternating D-EHT pattern along the western boundary currents(WBC)and Antarctic Circumpolar Current(ACC).The zonally-integrated D-EHT(ZI-EHT)of the global ocean reaches 0.12 PW in the northern WBC band and–0.38 PW in the ACC band respectively.The strong ZI-EHT across the ACC in the global ocean is mainly caused by the southern Indian Ocean.The ZI-EHT in the above two bands accounts for a large portion of the total oceanic heat transport,which may play an important role in regulating the climate.The analysis of vertical structures of the EHT along the 35 N and45 S section reveals that the oscillating EHT pattern can reach deep in the northern WBC regions and the Agulhas Return Current(ARC)region.It also shows that the strong EHT could reach 600 m in the WBC regions and 1 000 m in the ARC region,with the maximum mainly located between 100 and 400 m depth.The results would provide useful information for improving the parameterization scheme in models.     

现场波浪观测技术发展和应用

介绍与海洋工程有关的应用于水下、水面、水上和太空不同空间位置的现场波浪观测技术。根据不同仪器量测的基本原理,分析其对工程应用的适合性和局限性;并讨论了现场波浪观测的发展趋势以及我国应采取的对策。     

利用Argo资料研究2001-2004年期间西北太平洋海洋上层对热带气旋的响应

利用Argo剖面浮标观测资料,对2001-2004年11月期间西北太平洋热带气旋经过后海洋上层的响应作了分析研究.结果显示,热带气旋经过后,55.6%的观测剖面其混合层深度会加深,范围在0-60m,并且在气旋过后5d内更为明显;由于混合加剧,大约有77.8%的观测剖面其混合层温度会下降,最多达5℃;61.1%的混合层盐度会下降,平均降盐约0.12;表层流速增大的占54%,平均增大30cm·s,表层流速的变化与风速的大小呈正相关,相关系数仅为0.06;混合层内温度变化与热带气旋风速呈负相关,相关系数为-0.15;混合层温度下降有明显的右偏现象,在气旋路径右侧50-150km处,温度下降尤为明显,而混合层盐度在气旋路径两侧的变化基本呈对称状分布;混合层深度在气旋路径右侧加深更为明显,在右侧100 150km范围内达到最大;混合层深度的变化与气旋经过前混合层的初始深度呈明显的负相关,相关系数达-0.42.     

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.     

基于Argo 观测的太平洋温、盐度 分布与变化（2）：盐度

利用基于客观分析方法重构的Argo网格资料（未同化其他观测资料）,分析探讨了2004年1月-2011年12月期间太平洋海域（60°S-60°N、120°E-80°W）盐度气候态分布特征与变化规律。结果表明,分别位于南、北亚热带海域的两个高盐（北部约为35.2,南部为36.4左右）中心,呈马鞍形的双峰分布,对称中心不在赤道,而是偏北12个纬度;在南、北纬40°附近海域,盐度等值线十分密集,形成“极锋”;在新西兰东南海域存在低盐水由南向北的入侵现象,且由表层至1000 m深层终年存在。盐度在亚极地海域每年大致呈一高一低的周期性变化,亚北极海域更明显,最高盐度值出现在每年的4月份,最低盐度值则出现在每年的9月份,高低盐度差在0.30~0.45之间。表层以下,盐度的周期性变化远不如表层明显,至500 m中层,整个太平洋海域的盐度最大变幅不超过0.10。赤道海域的表层盐度在2007年和2010年分别有明显的异常减小,最大振幅约为0.8,年际变化周期约为3年;北副热带和亚北极海域的表层,盐度表现出3-6个月的年际振荡,振幅约为0.2;中层盐度几乎没有明显的异常变化。     

资料同化技术的发展及其在海洋科学中的应用

同顾了资料同化技术,特别是基于最优控制和统计估计这两大理论基础发展起来的几种资料同化方法的研究进展,以及这些方法在海洋科学研究中的应用现状.可以看到,由于海洋观测资料(如地转海洋学实时观测阵(Array for Real-time Geostrophic Oceanography,Argo)、热带大气海洋阵列(Trop...     

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.     

全球Argo资料共享与服务平台设计与实现

Argo资料已成为海洋环境和气候变化研究重要的实测资料来源和基础数据支撑。自2007年全球Argo实时海洋观测网建成以来,每年产生的Argo资料稳固增长,数据总量呈现出海量增长趋势,如何实时有效地对Argo数据进行组织管理与信息服务已成为当前Argo资料共享的关键难题。本文针对Argo数据多源异构的时空特性及多元化的信息服务需求,综合运用分布式混合数据库架构,设计了一种适用于全球Argo资料组织管理的弹性扩展云存储模型,建立了基于Matlab的Argo网格化产品高效可视化方法,构建了基于Flex RIA的WebGIS服务框架,并研制了"全球Argo资料共享与服务平台"实例。平台实现了对全球Argo资料的查询浏览、快速下载及可视化分析等功能,并已在中国Argo实时资料中心部署及对外服务。     

Evaluating the contribution of satellite measurements to the re-construction of three-dimensional ocean temperature fields in combination with Argo profiles

Assimilation systems absorb both satellite measurements and Argo observations. This assimilation is essential to diagnose and evaluate the contribution from each type of data to the reconstructed analysis, allowing for better configuration of assimilation parameters. To achieve this, two comparative reconstruction schemes were designed under the optimal interpolation framework. Using a static scheme, an in situ-only field of ocean temperature was derived by correcting climatology with only Argo ...