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全球海洋观测:提高气候预测能力

http://www.sina.com.cn  2009年04月01日 16:21  科技日报

  本报记者:杨朝晖

  课题描述:中国Argo大洋观测网试验

  点评专家:苏纪兰(中国科学院院士、国家海洋局第二海洋研究所研究员)

  -攻关动态

  由扬中市人民医院、扬中市肿瘤研究所与上海长征医院共同承担的一项“十一五”国家科技支撑计划科研课题,日前在扬中市人民医院正式签约。

  该项研究在扬中胃癌高发地随机抽取10个自然村,选择年龄在30-60岁的本地户籍居民,根据病理检查结果,对未发现癌前病变者,随机予以药物治疗和常规治疗,随访5—20年,观察并记录两组的胃癌发病率;存在癌前病变者,随机予以西药、中药、中西药联合或相应的常规治疗,随访5—20年,观察并记录四组的胃癌发病率。为有效预防胃癌的发生,降低其发病率提供科学依据。

  -攻关盘点

  截至2009年2月底,在全球海洋上维持正常工作的Argo(全球实时海洋观测计划)剖面浮标数量已经达到了3325个,它们共同构成了一个庞大的全球实时海洋监测网,在这3000多个浮标中,我国布放的有22个。

  据国际Argo科学组成员、国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室许建平研究员介绍,该系统正以前所未有的规模和速度,源源不断地为国际社会提供全球海洋深达2000米的温、盐度剖面资料和海流资料。每年提供的深海大洋观测剖面在10万条以上,是船基测量历年总剖面数的20倍之多,而且在时间上其观测数并无季节分布差异。大量的观测资料使许多原本无法开展的科学研究工作成为可能,其研究成果正在有效地改变着人们对海洋和气候等自然环境问题的认识,在推动海洋科学中起着越来越重要的作用,预期在社会经济发展中也将发挥重要的作用。

  全球大洋资料的最大来源

  10年前,美国和日本等国的科学家根据世界海洋环流实验(WOCE)所取得的经验,提出了在世界大洋上建成一个全球实时海洋剖面观测网的设想。认为该系统与新一代的JASON雷达高度计一起,将会使对气候研究具有重要意义的全球海洋要素,比如温度、盐度、海流和风等的采集发生革命性的变化,并首次实现全球性的实时海洋观测,使人类应对由全球气候变化所带来的许多严重环境问题成为可能。

  这一设想1999年在法国维勒弗朗什举行的海洋观测大会(OeanObs''99)取得共识,一些与会的发达国家代表纷纷作出响应。而由美、德、日、澳等四个国家的六名科学家组成的国际Argo科学组也相继宣告成立,国际Argo计划迅速从酝酿准备阶段进入实施阶段。

  2000年6月—11月,澳大利亚和美国率先在东太平洋和东印度洋布放了第一批21个Argo浮标,从而拉开了全球Argo实时海洋观测网建设的序幕。7年来,Argo计划从无到有、从小到大,得到越来越多沿海国家的重视和支持,参与该计划的国家也已由最初的10个发展到今天的27个。

  2002年以来Argo已经成为科学家获取大洋剖面资料的最大来源。许建平说,在数据量大幅增加的同时,观测资料的精度和质量也得到了不断的改善,并已建立起由2个全球Argo资料中心、4个区域Argo资料中心以及各国Argo资料中心组成的高效资料管理网,约90%的Argo浮标观测资料可在24小时内向用户发布,而全部观测资料则可在48小时内提供。各地的气象和气候业务中心还可以从世界气象组织的全球通信系统上更方便、快捷地获取Argo浮标的实时观测资料。也就是说,世界上任何一个想要使用Argo资料的用户都能够无条件地在第一时间获得所需海域的资料,这也是国际Argo计划的指导原则。

  据了解,我国于2001年经国务院批准加入国际Argo计划时,曾承诺将在西太平洋和东印度洋海域布放并维持由100—150个浮标组成的中国Argo大洋观测网,以此作为全球海洋观测网的重要组成部分,并共享该观测网的长期观测资料。国内正在开展的几个重大研究项目,如:“亚印太交汇区海气相互作用及其对我国短期气候的影响”、“北太平洋副热带环流变异及其对我国近海动力环境的影响”、“基于全球实时海洋观测计划的上层海洋结构、变异及预测研究”等,可收集太平洋、印度洋赤道海域,乃至整个太平洋和全球海洋中的第一手资料。

  专家点评:

  国际Argo科学组认为,只有当全球Argo实时海洋观测网能保持覆盖全球海洋,而浮标的技术性能和寿命又能维持一个适当的水平,观测网的设计及其对人类的贡献能得到全面的评估,Argo计划才算正式达到了使命要求。而要实现这些目标,尚需要国际社会进一步加强合作,并为此做出不懈努力。

  认识和解决气候变化Argo不可替代

  “Argo计划的实施时间还不长,全球3000个浮标组成的海洋观测网还刚刚建成,但其作用和价值已经在许多方面体现出来。”多年的研究让许建平对未来充满希望。

  Argo资料的应用提高了对全球温室效应引起的海平面上升的估算和预报精度,在改进季节性气候预报和加深对飓(台)风活动的认识中也正起着关键性作用。许建平认为,Argo观测网最显著的成效还在于,大大提高了对全球海洋热储存总量的估算,使得人类确定全球气候变暖与海平面上升以及预测它们未来趋势终将成为现实。稳定、可靠的Argo数据源以及由雷达高度计获取的全球卫星观测资料,也必将会使得海气耦合模式随着对海洋的认识而取得更大进展,并带动季节性气候预报和海洋次表层状态的常规分析和预报的发展。这在Argo计划实施之前只能是梦想。除此之外,Argo资料对预测开阔大洋上溢油的影响,以及帮助和指导远洋渔业生产等都具有极高的应用价值。

  Argo资料也越来越广泛地被用于科学研究,使人们对海洋和大气在极端和正常情况下的相互作用问题有了新的认识。许建平举例,在亚热带南太平洋海域,20世纪90年代以来大洋环流的输送增加了20%%以上,而其主要原因,发现是由深层密度结构的变化引起的;而在大西洋西部海域,对冬季水团特征与环流年际变化的分析研究,更好地揭示了海气相互作用的变化;在印度洋已经开始用Argo浮标监测次表层温度与盐度的变化,所得结果将有助于确定这种变化是自然变异的一部分,还是气候变化模式所预测的由人类活动引发的长期变化。

  专家点评:

  目前,全球Argo实时海洋观测网的建设和资料的应用已经取得了许多可喜的成果,但是该计划的实施时间还不长,整个观测系统还刚刚建成,设计方案还需要进一步优化和完善,所使用的仪器设备和技术还需要不断地改进,测量数据的质量还需要不断地提高,且观测资料在各领域的应用也有待于进一步开发。

  中国是Argo计划的重要组成部分

  我国于2002年正式加入国际Argo计划,并在科技部和国家海洋局的支持下启动了“中国Argo大洋观测网试验”项目,批量引进Argo剖面浮标在邻近我国的西北太平洋海域构建起Argo大洋观测网框架,并成为全球Argo实时海洋观测网的重要组成部分。同时建立了中国Argo资料中心和中国Argo实时资料中心,除了接收和处理由我国布放的Argo浮标观测资料外,还收集和处理全球海洋上由其他国际Argo计划成员国布放的Ar鄄go浮标观测资料,并及时提供给国内广大用户共享。中国Argo大洋观测网试验项目的实施,使我国海洋和大气科学等领域的科学家能够与世界各国科学家同步获取国际Argo计划提供的全球海洋上的丰富数据源,并开展相关的前沿科学研究。我国还用Argo资料研究了西北太平洋台风源地的海洋状况及其变化规律,以及台风发生发展过程中的海洋变异等,取得的研究成果受到国际同行专家的关注。

  许建平说,在今后五年内,我国计划每年布放50个以上浮标,到2012年布放浮标总数力争达到250—300个。“基于全球实时海洋观测计划(Argo)的上层海洋结构、变异和预测研究”项目,获得科技部2007年度国家重点基础研究计划(973计划)的资助,也标志着我国Argo计划已经开始从观测网建设阶段进入资料的应用研究阶段。

  专家点评:

  可以预见,随着该项目的组织实施与研究工作的不断深入,势必能促进我国对西北太平洋上层结构及其变异、太平洋西边界流与中国近海的相互作用、热带太平洋和印度洋对我国年际气候的影响以及西北太平洋海洋环境及台风强度的可预测性等关键科学问题的研究中取得一批原创性成果,从而大大提高我国物理海洋学的研究水平和对灾害性海洋与气象事件的预测预报水平。

   -图说攻关

  Argo资料正被世界气候变化及预测(CLIVAR)和全球海洋资料同化实验(GODAE)等国际计划用于海洋环流模式中,开始对全球海洋进行详细的分析和预报。各国的海洋业务中心和气候中心正用Argo资料进行气候和气象预报,以及用于海事安全、海上交通、渔业管理和近海工业,以及国防事务等各个领域;澳大利亚、法国、日本、英国和美国等国还用Argo资料对全球和区域性海洋的次表层特征进行常规分析,其结果公布在世界气候监测网上,可以对重大的海洋温度与盐度异常和海洋环境变化提供早期预报;在阿拉斯加和日本海周围,Argo浮标正被用于监测影响生物资源和生物生产力的环境状况;英国气象局根据Argo观测网获得的大西洋次表层温度资料,每年夏天发布当年冬季的海况预报和欧洲大陆的气候预报,从而大大提高了预报的可靠性。特别是2005年10月发布的当年冬季欧洲大陆平均气温、英国南部地区的平均气温和英国降雨量都会低于或少于多年平均值,以及北大西洋涛动为逆向涛动等预报结果均得到了证实。

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