越來越多剖面漂流浮標的投入使用，正在改變中國深海大洋的調查方式。自1999年以來，短短20年間剖面浮標觀測網已經覆蓋了全球無冰海域次表層至2000米水深的公共海域，獲得的剖面總量達到200多萬條，比過去100年利用各種觀測方式獲取的剖面總量（低於100萬條）都要多得多。

截至2019年9月8日，在海上正常工作的剖面浮標數量有3852個，每年能提供約14萬條觀測剖面。這可以幫助人類應對全球氣候變化，提高防災抗災能力，以及預測颱風和厄爾尼諾等極端天氣、海洋事件等。

如今，剖面浮標觀測網仍然迅速發展，至2025年有望實現4700個的目標。屆時，深海大洋調查將迎來全球性、全海深、多學科的剖面浮標觀測時代。

合格的剖面浮標觀測資料是海洋科學的“生命線”。但由於種種原因，一些原始觀測資料或多或少存在精度不高、質量欠佳等問題，需要有相應的質量控制措施。而在這些方面，我國目前仍有待完善和提高。

資料實時傳輸對氣候預測意義重大

浮標觀測網有何用？前不久，中國科學院海洋研究所在黃海、東海佈設的共計14套錨碇浮標和1套自動氣象站組成的海洋觀測系統，在“利奇馬”經過我國近海及登陸期間，完整記錄了全過程實時觀測資料，為颱風路線預報、防禦和應急響應提供了可靠資料支撐。

當今，應對氣候變化全球矚目。海洋是地球生命系統的重要組成部分，在調節全球氣候變化中扮演著重要角色。近年來，由海洋與氣候變化互動作用引發的極端天氣事件和海洋災害日益加劇，各國科學家在海洋調查中開發了許多海洋環境監測系統對深海大洋進行觀測，取得了大量成果。

自然資源部第二海洋研究所研究員、中國Argo首席科學家許建平介紹，我國傳統的海洋調查模式主要有3種：一是斷面調查，為了長期收集和積累某海區代表性測線上海洋環境要素資料而開展的定期、定點觀測；二是專題調查，根據研究問題的需要而專門選擇調查區域、設計調查斷面和測點。其調查週期比較短，一般在1年~5年之間；三是專項調查，為了摸清全國海洋狀況而不斷開展的綜合性海洋調查。

毋庸置疑，傳統海洋調查為我國海洋研究積累了大量、豐富的海上第一手觀測資料資料。但許建平指出，這些原始的測量資料，由於受調查體制機制制約，或因調查儀器裝置落後，觀測資料精度不高；還有的忽視了調查過程中的質量控制（對先進調查儀器裝置的標定和觀測資料的校正等），海洋環境觀測資料質量欠佳；甚至由於人為因素的影響，導致觀測資料得不到共享，未能在氣候預測、防災減災等應用研究中充分發揮作用。

在深海大洋研究上，要想獲得海洋內部最新最準確的資料並非易事。相較於傳統定點觀測的方式，剖面浮標具備大範圍、準同步、投入產出比高等優勢，在海洋調查中得到廣泛應用，已成為國際海洋監測活動中大量使用的高技術裝置。

上世紀90年代，美國人在熱帶太平洋布放了幾十個錨碇浮標，實現了對上層海洋環境資訊的實時傳輸，對厄爾尼諾的預報起到了跨時代的改變。深海觀測資料實時傳輸後，海洋上層幾百米、甚至上千米的溫度、鹽度和海流的資訊就會第一時間傳給預報部門，對未來氣候預測和防災減災來講，剖面浮標實時觀測網會發揮更大作用。

資料質量控制亟待加強

許建平說，為了確保剖面浮標觀測網提供的各種海洋環境要素資料準確無誤，仍然要依賴傳統的海洋觀測方式，特別是利用調查船進行定點、斷面和大面（巡航）觀測等。

過去20年，科研人員從剖面浮標觀測資料的質量控制發現，在對深海大洋進行溫度、鹽度剖面觀測時，必須利用船載CTD（溫鹽深儀）及玫瑰型採水器在代表性觀測站上，進行同步測量和採集水樣，再利用實驗室高精度鹽度計進行測定，否則很難佐證和校正由剖面浮標在海上長期漂流所獲得的觀測資料質量。反之，也能利用準同步獲得的剖面浮標觀測資料，甚至高質量的歷史觀測資料來驗證船載CTD儀觀測資料的質量和可靠性。

然而，讓許建平有些遺憾的是，現在很多科研人員從未想過要驗證觀測資料的質量，總是把CTD感測器的實驗室測量精度當作是海上觀測精度。事實上，在實驗室標定的CTD感測器，其測量精度再高，也只能代表在理想、可控狀態下的測量結果，但在搖擺不定的調查船上和複雜多變的海洋環境下，船載CTD儀難免會發生碰撞，以及受海面油汙和電子訊號的影響、干擾，甚至自身元器件老化等，都會使觀測資料產生誤差，若不經過嚴格的質量控制，現場觀測資料也就無任何質量可言。

“近年來，我國海洋調查投入猛增，但對調查資料質量卻重視不夠，正面臨著因觀測資料先天不足，分析研究難以深入，創新性成果難出的尷尬局面。”許建平說，海洋觀測由於涉及的調查單位多、隊伍龐大，投入的調查儀器裝置多、效能不一，調查和取樣方法五花八門、缺乏統一等，從而導致觀測資料質量較低。

許建平認為，我國海洋調查由近岸淺海走向深海大洋時，應高度重視海洋調查環境的嚴酷性、各種海洋現象的複雜多變性，以及深層海洋環境微弱變化，特別是大範圍、高解析度、高質量長時間海洋環境要素對全球氣候研究帶來巨大影響。

“因此，改革傳統的海洋調查體制或機制，創新海洋調查方式手段，特別是針對深海大洋的調查模式迫在眉睫。”許建平舉例說，就物理海洋學調查而言，若是按傳統的海洋調查方式，每個單位負責承擔一個調查區域，且採用不同的調查儀器裝置和觀測方法，以及利用不同的資料質量控制手段等，不利於相關研究工作的開展。

助力我國全球實時海洋觀測網建設

“阿爾戈”（Argo）在古希臘神話中，是一艘令勇士們無往不勝的神船。一項以它命名的海洋實時觀測計劃在全球已實施近20年，我國也於2002年加入該計劃。作為目前全球唯一海洋實時觀測計劃，Argo計劃受到世界上眾多沿海國家政府和科學家關注。

2019年初，在西北太平洋海域，“科學”號上的科考隊員將HM2000型剖面浮標緩緩放入海面。這是我國新一代海洋實時觀測系統（Argo）計劃自2002年實施以來布放的第400個剖面浮標，也是我國布放的第30個國產北斗剖面浮標。

至此，我國首個全球實時海洋觀測網正式建成。這些浮標主要分佈在西北太平洋、中北印度洋和南海海域，基本覆蓋了由我國倡導的“21世紀海上絲綢之路”沿線海域。

2000年正式啟動實施的全球Argo計劃，到目前為止，參與的國家和團體已達40個，在全球海洋中總共布放了15000多個浮標，目前在海上正常工作的剖面浮標數量有3852個。這些散佈在全球深海大洋的浮標，主要用來監測上層海洋的海水溫度、鹽度和海流，迄今累計獲得了200多萬條溫度、鹽度剖面和部分涉及生物地球化學要素的觀測剖面。

為了保證浮標在海上長期工作所獲取的剖面資料有較高的質量，美國、法國和德國等國家的科學家開發了Argo延時模式質量控制方法，利用浮標附近的歷史水文觀測資料進行檢驗和校正。除了要求在布放浮標時，儘可能使用專業的科學調查船（配備船載CTD儀，並攜帶玫瑰型採水器），以便準同步獲取浮標布放期間的船載CTD儀測量資料和特定層次的海水樣品，再採用高精度實驗室鹽度計測出各層的鹽度值，以此來檢驗船載CTD儀的觀測精度，以及用來校正或驗證剖面浮標觀測資料的質量外，還專門製作了Argo參考資料庫，用來快速、自動檢驗浮標觀測資料的質量。該資料庫主要收集了大量高質量的船載CTD儀歷史觀測資料，且只有通過了採水器（瓶）資料檢驗或校正後的觀測資料才能加入到該資料庫中。一些海區因符合要求的歷史高質量船載CTD剖面資料十分稀少或者難以收集，為此還採取了將經過嚴格質量控制的高質量歷史Argo資料加入參考資料庫的措施，來彌補對這些海區浮標觀測資料快速、自動檢驗，以及質量控制的需求。

許建平呼籲，國家涉海管理或業務主管部門，從深海大洋環境的複雜性、海洋調查觀測的科學性及其觀測資料質量控制的重要性和必要性出發，對利用自動剖面浮標獲取溫度、鹽度剖面資料的科研或業務專案，明確指定由國內專門機構統一負責浮標觀測資訊及資料的接收、解碼、校正、質控和分發等，以充分發揮我國分散投資的有限浮標資源及觀測資料的綜合效益，確保觀測資料的高質量，避免過去在近岸淺海區域海洋環境調查中長期存在的觀測資料彙總難、共享難，以及觀測資料質量不高的問題，方便國家對深海大洋環境觀測資訊及資料的統一收集和存檔。同時，也能為促進中國Argo計劃的發展和北斗剖面浮標的大批次應用，打造覆蓋“21世紀海上絲綢之路”沿線的Argo區域海洋觀測網奠定基礎。

記者： 朱 彧

編輯：吳瓊