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刘 烨, 邢小罡
(自然资源部第二海洋研究所, 浙江 杭州 310012)
摘要: 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。
关键词: Argo 浮标; 溶解氧; 质量控制; 空气测量; 气候态校正方法
中图分类号: P714 文献标识码: A 文章编号: 1000-3096(2019)01-0028-10 DOI: 10.11759/hykx20181102001
海洋浮标
溶解氧(dissolved oxygen, DO)是溶解于水体中的氧气, 它为海洋生物生存提供必要的生化环境, 是海洋生命活动不可缺少的重要物质。作为海洋学最基本的参数之一, 溶解氧不仅与海-气相互作用联系紧密, 还与海洋中各种生化过程密切相关, 海洋中绝大多数的生命都需要氧气的维持。因此, 海水中的溶解氧含量不仅是衡量海水水质状况、评估海洋生态环境的主要指标、海洋科学实验和资源勘探的重要依据, 也是了解海洋生物地球化学过程、全球气候变化以及海洋碳循环的必要参数, 具有非常重要的观测价值与研究意义[1-7]。特别是近年来, 在全球变暖的大背景下, 海洋中层的最低含氧区(oxygen minimum zone, OMZ)已成为海洋学研究的一大热点, 更凸显出溶解氧观测数据的重要性[8-11]。
然而, 传统的溶解氧观测方式主要通过船载平台获取数据, 先进行水样采集再通过Winkler 化学方法
[12]
进行测定。虽然Winkler 方法被认为是最准确的
溶解氧观测方式, 但其人力成本与经济成本都很高。此外, 船载平台还存在采样率过低和时空分辨率不足的缺点。以世界海洋地图集World Ocean Atlas 2013(WOA13)[13]为例, 对于绝大部分的开阔大洋水体, 在近60年(1955—2012)中表层溶解氧的观测次数都不超过10次(1°×1°分辨率)。而且, 船载观测平台常常受制于天气与气候条件, 在极端天气(如台风)、恶劣海况(如西风带)的条件下、极地海区以及冰下观测数据都非常缺乏。此外, 船载观测通常是计划性非常强的海洋观测活动, 一次远洋观测通常至少需要提前1个月时间的准备, 因此对于一些偶发事件(如台风、火山喷发、沙尘暴等)的观测能力不足。
Argo 计划的出现为海洋现场观测能力带来了革命性的提高, 它通过Argo 浮标长期自动化的剖面观测能力以及大量浮标阵列式的投放方法, 可以实现快速、准确、大范围地收集全球海洋上层2000 m 的海水温度、盐度和浮标漂移轨迹资料[14]。在全球20余个国家的积极参与共同努力下, 超过3000台Argo 浮标组成的全球海洋实时监测系统于2009年正式建成[15]。
随着Argo 计划的成功运行, 美、法、德等国科学家开始尝试在传统的温盐剖面浮标上装载各种传感器以进行海洋生物光学与生物地球化学参数的自动化长期剖面观测, 这种新型的剖面浮标, 被称为生物光学剖面浮标(bio-optical profiling float)或生物地球化学剖面浮标(biogeochemical profiling float)[16], 目前在剖面浮标平台上已得到广泛应用的传感器包
收稿日期: 2018-11-02; 修回日期: 2018-12-05
基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目(QNYC1702, 14283)
[Foundation: Scientific Research Fund of the Second Institute of Ocean-ography, MNR, No. QNYC1702, 14283]
作者简介: 刘烨(1994-), 女, 浙江丽水人, 2016级物理海洋学专业, 硕士研究生, 从事物理海洋学研究, E-mail: l439574997@qq; 邢小罡, 通信作者, 男, 山东青岛人, 副研究员, 博士, E-mail: xing@
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