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。     

WOD与Argo数据集的排重方法与软件实现

海水的温度和盐度是描述海水性质的重要物理量,其时空分布和变化几乎与海洋中所有现象都有密切的联系。因此世界各国都非常重视对海水温度和盐度的观测。自1772年第一个海水温度观测数据记录在案,截至目前全球已经积累了2 000多万站次的温盐数据。由于目前海洋调查中仪器自动观测、卫星传输数据的特点,导致同一个观测数据会被重复定位和传送接收多次,而国际上不同的数据收集计划,导致同一个数据也被不同的数据集所收集。这些被重复收集的数据,可能会造成错误的海洋特性的研究与分析结果。针对多来源重复收集的国际海洋数据问题,首先根据观测仪器精度、观测频率,研究设定了不同仪器重复数据判断参数。基于海量处理功能和人工交互式操作的需求,基于Windows平台,在Win32体系架构下,选用Visual C++6.0作为项目开发工具,图形显示部分则直接调用图形显示功能比较强大MATLAB的图形函数库完成,使用窗口嵌入技术将MATLAB图形库生成的图形完美融合到VC开发的界面中,实现了海量温盐数据的准确排重。对目前应用最为广泛的海洋数据集(World Ocean Database,WOD)数据集、Argo浮标数据集进行了数据集内和数据集间的排重,为温盐数据集的整合奠定了基础。     

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。     

南海Argo区域海洋观测网设计与构建

国际 Argo 计划由“核心 Argo”向“全球 Argo”的拓展和国产北斗剖面浮标的成功研制,为西北太平洋重要边缘海———南海 Argo 区域海洋观测网的建立提供了契机。 介绍了南海 Argo 区域海洋观测网的总体设计,以及利用相关调查航次在南海布放了首批北斗剖面浮标,初步建立了由我国主导建设的“南海 Argo 区域海洋观测网”。 此外,利用调查航次获得的船载 CTD 和实验室盐度计分析结果以及周边海域历史资料验证了国产北斗剖面浮标观测数据的可靠性。     

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。     

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。     

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。     

Argo全球海洋剖面浮标观测网

前言Argo,一个大范围的全球温盐剖面浮标观测网 ,已被计划作为海洋观测系统的一个重要组成部分 ,并已于 2 0 0 0年开始投放浮标 ,目前尚在建设之中。实际上 ,Argo计划是基于现存的海洋上层热量观测系统 ,并对其在时间、空间、观测深度和准确性上进行了扩展 ,同时还增加了对盐度和速度的观测。命名 Argo,主要是为了强调全球浮标网与 Jason卫星高度计任务的密切关系 ,这是第一次人们可以几乎实时地系统测量和收集上层海洋的物理状态信息。1　Argo的诞生和设计全球剖面浮标观测网是在如下三方面技术的最新发展促使下诞生的 ,从而使得海洋和气…     

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…     

温盐深测量平台发展现状与趋势

温度、盐度和压力是海洋重要的基本物理特性参数。温盐深测量仪(Conductivity Temperature Depth,CTD)是海水温盐剖面观测的关键仪器,在海洋经济开发、海洋观测、海洋国防建设方面有着极为重要的意义。本文介绍了几种典型的温盐深测量设备及移动观测平台,重点论述了CTD在Argo浮标、水下滑翔机等海洋移动观测平台上的应用现状,分析了水下滑翔机搭载的CTD在热滞效应、湍流等因素影响下产生的测量误差。最后探讨了以水下滑翔机为代表的海洋移动观测平台搭载CTD测量技术的发展趋势及应用前景。     

如何正确认识Argo计划

Argo是英文“ Array for Real - timeGeostrophic Oceanography(地转海洋学实时观测阵 )”的缩写。它是“全球海洋观测业务系统计划(GOOS)”中的一个针对深海区温盐结构观测的子计划 ,但在对 Argo计划作考虑时 ,人们往往又会把注意力只集中在此计划所用的设备上 ,即自动剖面观测海水温、盐度的漂流设备。本文对此设备与Argo计划的关系进行分析 ,并提出我国应该积极参加 Argo计划的理由。1　自动剖面观测海水温、盐度的　　漂流设备 (简称剖面浮标 )　　 (1 )这是一种仪器设备 ,它有多种型号 ,可以从任何航行的船只上投放 ,也可以从飞机…     

海洋投弃式温深剖面仪应用发展概述

海洋温度的变化会显著影响水下声传播、生物活动、气象和洋流等现象,温深是反映海洋变化运动规律的基本参数。投弃式温深剖面仪（Expendable Bathythermograph,XBT）、温盐深测量仪（Conductivity Temperature Depth,CTD）、全球海洋实时观测网（Array for Real-time Geostrophic Oceanography,Argo）等是目前进行海水温深测量的主要仪器。其中XBT因其现场测量简便、效率高、硬件成本低等特点,正在被大规模使用。本文主要介绍有关海洋温度测量的背景及演化历史,分析对比了国内外相关仪器设备的发展现状,总结了国产化产品还存在的差距和不足,另外对传感器、结构设计、数据通讯传输、数据后处理、可靠性研究等关键技术和研究热点进行了详细介绍,最后对未来无人平台的技术发展路线给出了思路和见解,开展投弃式温深剖面仪的相关技术研究和产品研制对实现国产化有积极的推动意义。     

基于海温参数模型推算Argo表层温度

Argo浮标观测已成为全球海洋观测系统的重要支柱,但因缺乏表层观测,使得Argo观测资料在海洋和大气研究中的应用仍有一定的局限性。基于一个简化的海洋温度参数模型,由Argo剖面观测及气候态数据所确定的垂向海洋温度参数,得到表层与次表层温度的函数关系,进而利用太平洋海域的Argo次表层温度数据来推算表层温度场。其中,海温参数模型的相关参数采用最大角度法求得,利用此方法得到的混合层深度,温跃层梯度,温跃层下边界等参数较以往的迭代法更精确。与传统采用外插方式得到的表层温度场及卫星反演的SST相比,推算的Argo表层温度与GTSPP、Argo NST等实测资料的标准差有了显著地降低;与Argo NST现场观测数据的相关性分析也表明,推算的表层温度与实测资料有着更好地一致性;通过相关分析检验,在理论上验证了在太平洋海域利用海温参数模型推算海表温度的可行性。本研究为弥补当前Argo资料缺乏表层观测的缺陷,构建完备的Argo网格化温度数据集提供了新途径,具有重要的科学意义和应用价值。     

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数据同化方法及其网格化产品研究进展

正如卫星的出现使海洋表面的观测方式产生了革命性的变革一样,Argo计划的诞生改变了人们对海洋内部的监测手段和方式。目前,由Argo剖面浮标获得的中上层观测剖面已逾200万条,并正以每天数百条的速度在增长,这些资料对于研究全球海洋的温度、盐度、环流及其它们的变化情况(不管时间尺度是几天还是几十年),都将是一个不可或缺的资源。同时,由于Argo浮标具有随波逐流的特性,其观测剖面数据具有空间不均匀性,这对充分有效利用这些海量的观测数据带来一定的局限性。为此,国内外学者借助于一些常用的数据同化方法,研制了包含多个海洋要素、多种分辨率的网格化产品。本文对目前适用于Argo剖面资料的常用数据同化方法、国内外基于Argo观测资料构建的网格化数据产品进行了比较系统地回顾和总结,对比分析了各种同化方法的适用条件和计算效率,以及各种Argo网格化产品的特点,并针对目前Argo资料的观测现状,给出了未来Argo数据同化的研究展望。     

联合WOA2018温盐模型及实测温盐资料重构全深度声速剖面(二):精度评估

利用西太平洋海域多个站位的XBT、XCTD及CTD实测温盐资料,对WOA2018温盐模型的可靠性进行了评估,开展了全深度声速剖面重构试验。结果表明,当水深分别为761～1 100 m、大于1 101 m和大于1 821 m时,实测资料计算的声速剖面与温盐模型推算的声速剖面互差在-2.0～2.0 m/s、-0.7～0.7 m/s和-0.7～0.45 m/s,而与实测温度和盐度模型推算的声速剖面互差总体上在-0.2～0.2 m/s。基于临界探测深度处温盐实测值对探测深度以外温盐模型施加约束和控制,以提高声速预测值精度有待进一步研究。     

Argo资料协同管理方法研究

Argo资料已成为当前海洋和大气科学领域基础研究的重要数据来源。但由于其剖面元数据与观测数据混合存放的特点,现有的共享平台无法实现浮标漂移轨迹与剖面图的实时绘制。因此本文提出一种结构化与半结构化并存的Argo资料协同管理方法,通过分析Argo资料结构组成与特点,将结构化数据与半结构化数据分离提取;然后利用关系型数据库对半结构化类型属性的扩展支持,建立剖面元数据与观测数据间的关联关系;并利用分表存储,降低数据量快速增长对单数据表带来的存储压力。最后通过对近20 a的全球Argo资料解析建库结果进行分析,证明该方法具有良好的可扩展性和高效的轨迹数据获取效率,能够支持浮标漂移轨迹和剖面图的实时绘制。同时,该方法也可为特征类似的剖面观测数据管理提供技术参考。     

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。     

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…     

海水温盐深剖面测量技术综述

温盐深是反应海洋物理学特性的重要参数,是海洋水文观测的基本要素。CTD剖面仪(Conductivity-Temperature-Depth profiler)是进行海水温盐剖面观测的主要仪器,利用CTD剖面仪可精确测得水下不同深度上海水的温度和电导率参数,进而能够推算出海水盐度、密度、声速等相关信息,对于海洋经济开发、海上国防建设、海洋环境保护等都具有非常重要的意义。本文介绍了温盐深剖面测量技术的基本原理与发展现状,对几种典型的温盐深测量设备及各种海洋观测平台中搭载的CTD传感器进行了介绍,论述了CTD传感器的标定和测试技术,并对其发展趋势进行了分析。