中国Argo浮标实时资料

（3）卫星高度计数据集。对高度计资料的光谱分析表明，全球海面距平变化，有半数波长小于1000km。如果感兴趣的气侯信号包括所有大于1000km的波长，那么以每隔3个经纬度布设的浮标观测网将能够分辨出这些信号，其信噪比约为3:1（Wunsch 和 Stammer，1995）。研究还发现，测高谱中半功率点随纬度的改变而变化，它的波长从热带处的1300km到北纬50oN处变为700km（Stammer，1997）。

（4）世界海洋环流实验（WOCE）水文资料中的气候信号。通过WOCE水文资料与早期资料的对比发现，在北大西洋副热带海域中存在大范围的、十年时间尺度变化的中层变暖现象（Parilla等人，1994）。实验还表明，这些海盆尺度的变化信息可以从间隔3个经纬度分布的剖面浮标网资料中提取出来。

（5）数据同化模式应用。事实上，模拟与纯数据分析对观测资料的要求并没有明显区别。模式是以数据为基础，它需要相应的比较场进行严格的模式测试。而数据同化模式则需要大量的资料，以确定单点测量与模式平滑场连接的统计学特性。

由此可见，“阿尔戈”观测网的布点既不能太稀疏，也不可能太密集。故最终选择了在全球海洋中布放3000个浮标，观测深度为2000米的设计目标。考虑到卫星高度计的光谱空间尺度随着纬度的增加会缩短的事实，要求在高纬度海区增加浮标的布放密度，而在赤道海域则可稀疏一些。即在北纬60oN以北海域，其浮标的布设密度要比赤道海域增加2倍。但就平均而言，Argo观测网将由每隔约3个经纬度（约300公里）布设一个浮标、总计约3000个Argo剖面浮标组成。

“阿尔戈”海洋观测网建设

在2001年3月20－22日召开的第三次国际Argo科学组会议上,澳大利亚和美国宣称已率先在东印度洋和东太平洋施放了21个Argo浮标，从而正式拉开了Argo全球海洋观测网建设的序幕。至2002年3月，世界上已经有14个国家和团体（澳大利亚、加拿大、丹麦、欧共体、法国、德国、日本、英国、韩国、俄罗斯、新西兰、美国、印度和中国等）加入国际Argo计划，并已在太平洋、印度洋和大西洋等海域投放了337个Argo浮标（实际投放数远超过此数目，原因是部分浮标投放后由于技术故障等已停止工作），这些浮标主要由世界上12个国家和团体施放（下图、表）。

从图中可以看出，Argo浮标的区域分布为：大西洋最多，其次为太平洋和印度洋，南大洋（即南纬40o以南海域）几乎无人问津。为此，Argo科学组继续呼吁各国科学家对此给予必要的重视。南大洋的海水运动和其物理性质，对全球海洋和气候影响极大，而人们对其的认识和了解，由于缺乏海上观测资料，显得十分有限，故希望各国能提供浮标施放于这一海域。

各国Argo浮标投放海域及概位

下表为各国已获取资助投放Argo浮标的数量以及未来3年中计划施放浮标的情况。由此可见，预计到2002年底，世界上15个国家和团体已经或即将施放的Argo浮标数会达到1380个；未来3年（即2003-2005年）计划投放的Argo浮标数量将达到2517个。

各国已投放的Argo浮标数（2002年2月止） 国 家 或 团 体 澳大利亚 加 拿 大 丹 麦 欧 共 体 法 国 德 国 日 本 韩 国 新 西 兰 俄 罗 斯 英 国 美 国 总 计 Argo浮标（个） 10 42 5 10 16 34 24 6 2 2 26 160 337 届时，全球投放Argo浮标的总数将会达到3897个，加上一些国家还尚未纳入Argo计划的浮标（346个），故预计到2005年未，全球投放剖面浮标的总数在4000个以上。从提供浮标的数量来看，美国（1874个）居首位；其次为日本（490个）；法国（308个）和英国（258个）分别居第三和第四位；排名5-11位的国家分别为加拿大（172个）、印度（150个）、韩国（124个）、中国/澳大利亚（123个）、德国（115个）、欧共体（80个）、丹麦/西班牙（30个）、新西兰（12个）和俄罗斯（8个）。

各国Argo浮标统计 单位：个

国家或团1999 体 澳大利亚 10 加 拿 大 10 中 国 丹 麦 2000 42 2001 13 20 10 （5） 2002 7 25 8 03－05 93 75 105 30 1999-2005 123 172 123 30（5） 欧 共 体 10 70 法 国 （8） 3 50 德 国 （18） （22） 印 度 日 本 24 （4） 76 （8） 新 西 兰 2 2 韩 国 19 俄 罗 斯 （1） （2） （2） 西 班 牙 英 国 13 50(5） 美 国 55 132（51） 174（43） 总 计 75（9） 226（75） 484（85） 80 95 160 308（8） （42） 115 115（82） 31 119 150 90 300 490（12） 2 6 12 15 90 124 2 （1） 6 8（6） 30 30 4512） 150(40） 258（57） 275(7） 1238(75） 1874（176） 595(62） 2517（115） 3897（346） 此外，丹麦、挪威等国也表示将提供浮标参与Argo计划；而日本、韩国等国表示若能继续争取到资金支持，其提供的浮标数量还会有所增加。由些可见，Argo计划已经愈来愈受到沿海各国政府和团体的重视。

另据Roemmich主席提供的一幅2002年各国在太平洋海域已施放或即将布放的浮标位置图（下图）来看，主要集中在太平洋中西部海域，提供浮标的国家有美国、日本、韩国和中国。

太平洋海域各国已投放（黑色标记）或即将（红色标记）投放的Argo浮标分布

从图中可以看出，日本和韩国已经捷足先登，在此海域（2001年）投放了约12个浮标，并已有计划在2002年上半年度在此海域再投放18个。

“阿尔戈”数据实时接收与处理 阿尔戈浮标观测的资料目前主要利用“阿戈斯”（ArgoS）系统收集和转发，实现从海上到陆上的实时接收。阿尔戈浮标数据除了必须经“阿戈斯资料服务中心”作预处理外，还需进行“实时质量控制模式”和“延时质量控制模式”的校正处理后，方可用于海洋、气候预报，以及科学研究。

1978年10月，在法国国家空间研究中心（CNES）和美国海洋大气局（NOAA）以及美国宇航局（NASA）之间开始了一个划时代的合作研究项目，即在泰罗斯一N/诺阿（TIROS-N/NOAA）系列卫星（下图）运行期间，建立一个以收集环境资料为目的的服务系统，这就是“阿戈斯系统”（下图）。

泰罗斯系列卫星运行轨道

阿戈斯系统主要由观测平台、卫星、地面接收站和数据处理中心等子系统组成，各个子系统中又包含了若干个单元，各自肩负着不同的使命，从而形成了一个从地球表面到空间的庞大通讯体系，为人类认识自然环境做出了巨大贡献。

阿戈斯系统

观测平台，是安装各种测量仪器（或传感器）的载体，它可以是移动的船舶、气球和浮标，也可以是固定的海洋和气象观测站以及地震观测台等。但只有在这些载体上装备了平台发射机终端（PTT）后，才能真正成为阿戈斯系统的组成部分。所以，当使用阿戈斯系统时，用户首先必须选用阿戈斯系统管理委员会认可的厂商生产的平台发射机终端。

卫星，是阿戈斯系统接收和转发观测平台测量数据的中转站。阿戈斯系统利用了美国发射的泰罗斯系列卫星（即NOAA-D、H、J、K、L等5颗卫星），并装备了一套数据收集、定位和转发系统（DCLS）。所以，该系列卫星除了可以收集和转发测量数据外，还可以为观测平台定位。定位采用多普勒频移原理，误差在500m以内。

地面接收站，起着收集由卫星转送的平台资料的作用。目前，在阿戈斯系统中，有两种类型的接收站，一种称“遥控指令和数据接收站（CDA）”。顾名思义，这类接收站是通过地面指令传送数据的。阿戈斯系统拥有两个这

样的地面接收站，一个位于美国弗吉尼亚的瓦普斯岛上，另一个则在阿拉斯加的哥尔茂。当卫星经过这两个站上空时，在地面站的指令控制下，存储在卫星上的数据用S波段，以2.66×106波特发送下来。地面站接收后再经多次转发，把数据汇集到美国马里兰州苏特兰的国家环境卫星和数据中心（NESDIS），再经过分离，然后用专线把环境数据送到位于法国图卢兹的阿戈斯数据中心储存、处理，并用不同的方式分发给用户。因此，从卫星接收到观测平台的数据，经处理后、再送到用户手中的时间约需14―26h。可见，用户获得的平台数据已经不是真正意义上的实时观测记录。若要获取平台观测的实时数据，就需依赖于另一种地面接收站，称“地区用户接收站（LUT）”，这类接收站可以根据用户的要求建立在地球上的任何一个地方。它主要由卫星接收机、简易接收天线和微处理系统等三部分组成。当卫星经过接收站上空时，接收机可以直接接收到由卫星转发的数据信号，并送给微机处理后，便可即时打印和显示出来。这类地面站虽然可以做到准实时接收平台数据，但比起“遥控指令和数据接收站”，“地区用户接收站”接收的数据存在误码率高和定位精度低等缺陷。故为了确保Argo浮标资料的正确性和定位精度，国际Argo计划和各国的Argo计划均采用“遥控指令和数据接收站”接收和处理Argo浮标资料。

数据处理中心，专门负责处理平台发射机终端信息编码和传感器测量的资料，并根据多普勒频移和轨道信息计算出平台发射机终端的位置等，再把这些计算结果存储在计算机中或打印输出，以便向用户分发。阿戈斯系统服务中心通常采用以下几种方式向用户提供平台测量数据：

1、全球通讯系统（GTS），这是世界气象组织（WMO）之间用来交换气象观测资料的一个通讯网络，连接着各个国家的气象中心。阿戈斯系统已于全球通讯系统联网，并按世界气象组织规定的四种统一编码（如SYNOP、SHIP、HYDRA和DRIBU等）传送Argo数据；

2、国际电传（TELEX）网络；

3、国际电话网络；

4、国际互联网（WWW、 FTP和 E-mail）;

5、磁带、光盘等，根据用户需要，只能每两周或每月发送一次。

美国“阿尔戈”计划 美国Argo计划是由美国联邦机构间的国家海洋合作计划（NOPP）资助，并由美国浮标联合协会组织实施。美国浮标联合协会由6个研究机构，即斯克里普斯海洋研究所（SIO）、伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）、华盛顿大学（UW）、美国国家海洋与大气局大西洋海洋学与气象学实验室（NOAA/AOML）、美国国家海洋与大气局太平洋气象

中国Argo浮标实时资料

中国Argo计划自2002年初组织实施以来，已经在西北太平洋和印度洋海域布放了81个Argo剖面浮标（见下图）。为了满足本项目相关研究课题和国内其他用户的迫切需求，我们借助国内便捷的宽带网技术，每天直接从位于法国图卢兹的Argos资料服务中心索取由我国布放的Argo剖面浮标的实时观测资料，并经实时质量控制后，在此发布并及时（24小时内）更新。欢迎提出改进意见和建议。

点击这里获取中国Argo浮标实时观测资料（Access to Real-time Argo profile data)

点击获取中国及全球Argo浮标观测资料(FTP Access to Argo profile data)

中国Argo计划简介

中国计划在2002-2005年期间投放100-150个Argo浮标，以便建成一个大洋局域观测网。以后则每年投放20-30个浮标，以维持该局域观测网的正常运行。

中国Argo计划的总体目标是，通过引进国际上新一代、先进的沉浮式海洋观测浮标（即Argo剖面浮标），施放于邻近我国的西北太平洋海域（少量浮标将视情形布放到东印度洋和南大洋海域），建成我国新一代海洋实时观测系统(Argo)中的大洋观测网，使中国成为国际Argo计划中的重要成员国。同时能共享全球海洋中3000个Argo浮标资料，丰富我国海洋和气象界承担的相关研究项目的资料源，并为该系统的近海观测网建设提供强有力的技术支撑，即通过大洋观测网建设，以此来了解和掌握该高新海洋观测技术的性能和特点，走技术引进、消化吸收和自行研制之路，使未来大洋观测网的维持由国产Argo浮标代替，而近海观测网则完全采用国产Argo浮标组成，最终建成我国自成系统

的海洋实时观测网络，为我国的海洋研究、海洋开发、海洋管理和其它海上活动等提供实时观测资料和产品。

中国Argo计划组织管理结构

项目介绍 ? ? ? ? ?

中国Argo计划简介 Argo大洋观测网试验

太平洋—印度洋暖池的Argo浮标观测研究

基于全球实时海洋观测计划(Argo)的上层海洋结构、变异及预测研究 西北太平洋Argo剖面浮标观测及其应用研究

Argo大洋观测网试验

项目名称 我国新一代海洋实时观测系统（Argo）-大洋观测网试验

项目委托部门 中国科学技术部基础研究司 项目依托部门 国家海洋局科学技术司 项目依托单位 国家海洋局第二海洋研究所

国家海洋局海洋动力过程与卫星海洋学重点实验室

项目负责人

许建平（国家海洋局第二海洋研究所研究员、国际Argo科学组成员）

项目参加单位 国家海洋局第一海洋研究所

国家海洋信息中心

国家海洋局第三海洋研究所

国家海洋预报中心 中国气象科学研究院 国家海洋技术中心 中国科学院南海海洋研究所

项目参加人员 陈英仪 张人禾 华 锋 许东峰 纪风颖 吴日升

张建华 殷永红 陈显尧 刘增宏 廖康明 马继瑞 毛庆文 余立中

项目执行时间 2002年1月至2003年12月

试验内容

? 在西北太平洋附近海域布放16个Argo剖面浮标；

? 了解和掌握Argo剖面浮标这一高新海洋观测技术的性能和特点； ? 探索Argo剖面浮标数据实时接收，以及数据处理的流程和方法； ? 开展Argo资料在海洋、天气业务化预报中的试应用研究； ? 进行Argo资料同化技术研究，建立Argo数据库； ? 创建中国Argo信息网页；

? 建立Argo浮标资料管理与服务网络系统。

预期目标

? 通过引进国际上新一代、先进的沉浮式海洋观测浮标（即Argo剖面浮标），在西北太平洋附近海域构建我

国Argo大洋观测试验网，为日后建成\我国新一代海洋实时观测系统(Argo)中的大洋观测网\提供技术积累和运行、应用经验；

? 加入国际Argo计划，共享全球海洋中3000个剖面浮标资料;

? 承办第五次国际Argo科学组会议，扩大我国在国际Argo计划中的影响，提升我国的国际地位； ? 为我国海洋和气象界承担的相关研究项目提供资料服务，丰富我国的海洋环境数据库。

太平洋—印度洋暖池的Argo浮标观测研究

2003年1月，国家科技部在“国际科技合作重点项目计划”中批准了另一个与中国Argo计划有关的重点研究项目，即“太平洋——印度洋暖池的Argo浮标观测研究”。该项目由国家海洋局第一海洋研究所巢纪平院士负责、于卫东副研究员和国家海洋局第二海洋研究所许建平研究员协同实施。本项目研究周期为5年，从2003年1月至2007年12月。

本项目研究内容包含如下4个方面：

1、通过布放Argo浮标，并结合潜标和断面观测，进一步了解太平洋—印度洋暖池的三维温、盐、流结构以及相应的海面大气场，尤其是这些物理要素的年际变化，建立对暖池的正确物理描述，奠定动力学研究的观测事实基础。

2、开展基于Argo资料的海洋动力过程分析。研究赤道太平洋和印度洋温跃层的变化规律，揭示Kelvin波、Rossby波的激发、传播和反射，以及这些过程对于El Nino发生、发展所起的作用，并阐明太平洋和印度洋两者之间的相互作用方式；研究上层海洋变异与大气强迫的关系，阐明印度尼西亚贯穿流、大尺度海气相互作用在联系两大洋中的作用和相对重要性；研究二阶（或更高阶）海洋斜压模态在决定热带海洋低频变异（年际以上到年代际）中的作用。

3、研究和开发Argo资料同化技术。结合全球大洋资料同化试验计划(GODAE)，开展Argo资料与海洋模式相结合的研究，最大限度地提取海洋信息。

4、开展Argo浮标的国产化探索研究。首先开发利用我国自有卫星接收Argo资料的探索，增强资料的保密程度。

通过本项目研究，将实现如下预期目标：

1、在太平洋-印度洋海域投放约15个Argo浮标，其中前两年投放8个，后三年投放7个。并结合该海域的国外浮标，基本形成对暖池海域合理的空间覆盖。

2、在本课题投放的Argo浮标和已有课题支持投放的Argo浮标基础上（大约30个左右），建成Argo浮标的实时处理系统，具备实时资料的接受、校准、入库和分发能力，形成科研支撑能力。

3、与澳大利亚海洋研究所合作，开展暖池合作观测，包括对印度尼西亚贯穿流的锚碇潜标观测和暖池海域的断面走航观测；并建立起太平洋-印度洋暖池研究所需的较为完整的观测资料数据库。

4、在观测基础上，结合历史资料，完成对暖池动力、热力结构的气候平均态以及年际变异的物理描述。

5、完成面向以Argo资料为主的海洋、大气观测资料的海洋变异过程动力学分析，主要阐明太平洋-印度洋温跃层在ENSO循环期间的变异规律及其对激发El Nino的作用、印度尼西亚贯穿流在联系两大洋中的作用、海盆尺度海气相互作用对于两大洋变异的贡献、高阶海洋斜压过程对于海洋低频记忆的控制。

6、完成面向Argo资料的海洋模式同化技术研究，形成可用于业务化的海洋同化模式。

7、完成利用我国卫星接收Argo浮标资料的工作，并进一步探索其它模块的国产化。

基于全球实时海洋观测计划(Argo)的上层海洋结构、变异及预测研究

在我国海洋和大气科学领域著名专家巢纪平院士、苏纪兰院士、袁业立院士、胡敦欣院士、黄荣辉院士、李崇银院士、吴国雄院士和丁一汇院士等的热情关心与努力推动、国家海洋局科学技术司的热切关注与重点推荐，以及973计划第四届专家顾问组和国家科技部基础研究司的高度重视与全力支持下，由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主任陈大可教授牵头，国家海洋局、中国气象局、中国科学院和国家教育部等下属近10个单位的25名主要学术骨干积极响应，并共同申报的“基于全球实时海洋观测计划(Argo)的上层海洋结构、变异及预测研究”项目，得到了2007年度国家科技部《国家重点基础研究发展规划》（973计划）的资助。这标志着我国Argo计划已经从单纯的Argo大洋观测网建设开始迈入Argo资料应用研究的全面发展阶段。

该项目抓住了全球Argo实时海洋观测网即将建成这一重要契机，以科学创新和国家需求为出发点，把西北太平洋和印－太热带海洋这一影响我国海洋环境和气候系统的关键区域作为一个有机的整体来研究，并瞄准了国际上在该领域中的发展方向和当前的研究热点，围绕海洋上层结构的形成机制和变异特征，以及海洋上层结构的可预测性及天气气候效应等二个关键科学问题，设立五个研究课题展开前沿科学研究：

1、 Argo数据同化及多源资料再分析；

然而，受1997/1998年厄尔尼诺影响的国家不仅仅美国，从墨西哥西海岸的飓风到东非的暴雨，以及印度尼西亚的森林大火等都是厄尔尼诺影响的结果。据估计，1997/1998年全球经济损失高达300亿美元。可见，有效地预报厄尔尼诺/拉尼娜现象，对世界经济的繁荣和发展有着重大的现实意义。

科学家的研究还表明，除了厄尔尼诺和拉尼娜，全球海洋中还有许多其它的反常现象（如南极绕极波、北大西洋振荡和太平洋十年振荡等）。这些现象同样也对年际的气候变化产生影响。所以要预报这些海洋现象，仅有一个局地的海洋观测网显然满足不了对全球长期气候变化预报的需求，就需要建立一个全球的海洋观测系统。

此外，西方国家已经投资近10亿美元建立了一个卫星观测网，但这个系统仅能提供海洋表面的信息。虽然，人们为监测厄尔尼诺已经建立了一个长期的海洋观测网，但它的覆盖区域十分有限。为此，需要建立一个实时的（与卫星观测同步）、并覆盖全球海洋的观测网。通过建立在空中和海上的立体观测网，使得科学家可以同步获得大气和海洋变化的信息，能更好地了解不断波动的气候系统，并提供可靠的全球气候预报。

“阿尔戈”计划的科学意义 事实告诉人们，海洋变化与异常天气状况有着密切的联系。厄尔尼诺事件一旦发生，东赤道太平洋和南美洲太平洋沿岸的海洋表面温度明显上升。它不仅导致了赤道太平洋还有高纬度地区大气环流的变化，使全世界的天气状况出现异常。海洋还被认为在气候变化中起着重要的作用，例如全球变暖，由于海洋覆盖了地球表面70%的面积，蕴藏着巨大的热容量。于是，人们意识到监测全球海洋上、中层的变化对长期天气预报和气候预测有着重大意义。所以,迫切需要建设一个高分辨率的全球海洋监测系统。

无论是长期天气预报还是短期气候预测，对海洋观测资料（尤其是全球海洋温、盐、流的立体剖面资料）都有极大的依赖性。在过去的20年中，热带海洋－全球大气实验（TOGA）和世界海洋环流实验（WOCE）的成功实施，揭示了海洋在海－气耦合系统中的关键作用，极大地促进了长期天气预报和短期气候预测的研究。在未来10－15年中实施的“全球气候变异与观测试验”（CLIVAR）国际气候研究计划中，短期气候预测将是一个研究重点。目前世界上一些国家已经研制了一些可用于短期气候预测的海－气耦合数值模式。但是，由于受海洋观测技术和资金的限制，海洋观测资料的严重不足使这些模式难以充分发挥作用，气候预报的精度也是始终难以令人满意。

目前，大范围的海洋观测主要以抛弃式温深计（XBT）为主，辅以少量锚锭浮标（如ATLAS）。应用这些观测设备采集的资料，无论是观测要素（XBT仅能测量海温），还是空间分辨率（受志愿船航线和锚碇浮标分布密度限制）和测量精度等方面均远不能满足气候预测的需求。而对海洋垂直剖面上的温度、盐度和海流资料，则知之甚少。因此，在海-气耦合模式中，目前对初始场的确定和海洋环流模式（OGCM）中相关参数（尤其是次表层、斜温层和深层）的选取，都是基于有限观测资料的一种物理推断，故存在着很大的随意性和不确定性。Argo计划的实施，则

如气象观测中使用的探空气球一样，可以方便地获取海洋内部的海流、温度和盐度等资料，故而有助于了解全球海洋各层的物理状态，也如同气象学上可以画出同时的天气图那样，能监视海洋各个时刻的运动状态，从而可大大加深对海洋内部温、盐度垂直结构和环流，以及能量和水份平衡过程的了解，并可揭示出海-气相互作用的机理，改进对模式初始场确定的盲目性，进一步完善海-气耦合模式，提高对长期天气预报和短期气候预测的能力。由此可见，Argo计划的实施有着重大的科学意义。

WOCE实验的结果表明，洋流从热带海域携带大量的热能到中纬度区域，据Bryden 等人（1991）的估计，仅在北半球就有大约2′1015W的热能被带往中纬度海域，与大气输送的热量几乎相等。WOCE实验的资料还进一步揭示，海洋热输送存在显著的年际间变化。据Roemmich 等人（2000）的研究结果，在北太平洋热带/温带区域的热量输送，每年的变化量至少达30%。而有关产生和维持年际和十年际变化过程的许多问题，还有待进一步探讨。人们普遍认为，要进一步认识和预测气候的变化，需要将目前主要集中在热带太平洋的观测系统（图9）扩大到整个全球海洋。在气候观测系统中，测量全球海洋中的热储量和输送量是气候观测系统中的一项重要内容。

近年来，随着三大科学技术的发展，使得在全球海洋中建立以“阿尔戈”浮标为主的实时剖面观测网成为可能。

（1）九十年代剖面浮标的开发成功，使得人们能够对全球海洋中任何一处的海洋物理性质（如温度、盐度和海流等）进行实时的、常规的观测。

（2）高精度的卫星高度计可以每隔10天对全球海平面高度进行一次测量，但它迫切需要现场数据库来解译和补充真实的海面分布状况。

海平面、等压面和等密度面分布 (海平面位于最上层；深色线表示等压面；浅色线表示等密度面；

符号☉和⊕分别表示海流的运动方向，即流出和流入)

（3）数据同化技术正处于成熟阶段。Stammer 和Chassignet（2000）提出的判断海面状况的方法，为海洋次表层数据库与由遥感观测的海面风力和海洋表面数据库的结合提供了一条有效途径。

因此，借助于现有的卫星观测系统和功能强大的数据同化技术，在全球海洋中建立次表层观测网将有利于加深对气候系统的认识，促进气候预报水平的提高。

“阿尔戈”计划的科学目标 “阿尔戈”计划将提供全球海洋2000米深度以上的次表层温、盐度资料。世界大洋环流实验（WOCE）也曾进行过全球海洋观测，但其花了7年时间，动用了大量船只，才得以完成全球的观测任务。而“阿尔戈”计划实际上是一个实时的、海洋上层的WOCE计划，它将每隔10天提供一组全球海洋状态的资料。人们利用这些资料，并结合覆盖全球海洋表面的卫星观测，可以达到提高海洋、天气业务预报精度和科学研究水平之目的。

这些资料将直接有助于提高对与ENSO有关的海洋、天气灾害（如洪水、干旱等）预报的能力，还将有助于提高海洋对气候的作用，以及其它与ENSO事件相似的，如太平洋十年振荡（PDO）、北大西洋振荡（NAO）、北极振荡（AO）和南极绕极波（ACW）等气

世界大洋环流实验测线和测点分布

候和海洋现象的认识，从而能对大尺度大洋环流，也包括海洋内部的质量、热量和淡水输送平均状况和变化过程进行全球性描述。

Argo资料还可以对大洋上层的演变过程及海洋－气候变化的模态（如热量和淡水的贮存和输运等）进行细致的描述；还可以通过对海面以下温、盐度垂直结构及参考层流速的测量来提升“杰森”卫星高度计（左图）资料的使用价值，并为解译由高度计获得的海面高度资料提供足够的覆盖范围和分辨率。

“阿尔戈”计划将为数据同化建立一个前所未有的数据库，从而可以帮助人们揭示海洋的物理状态，以及对预报模式进行初始化；实时的全球海洋业务预报亦将变为现实。这个数据库还将经受新一代全球海洋―耦合模式的连续性测试。通过测试可以了解耦合模式中海洋分量的变化，有助于提高相应的预测大气变化的能力。因此，没有“阿尔戈”计划就不可能对已有的模式进行改进。Argo全球海洋观测网的建成，也正如天气观测中用了大量的无线电探空仪资料、可以准确地预报3－5天内的天气情况一样，Argo资料将为人们更准确地进行短期气候预报作出贡献。

“阿尔戈”计划预期成果

“阿尔戈”计划是业已建立的海洋上层热量观测网的拓展。通过目前在全球范围开展的一些综合性调查结果，可以帮助我们预测实施“阿尔戈”计划后将会获取的成果。“阿尔戈”剖面浮标的使用可以获得比抛弃式深温计（XBT）更多的信息，而且也不再局限于仅在商船航线上获得这些信息。过去还没有一个观测网能获取剖面盐度资料，而在许多区域，海水盐度的变化可以导致密度的显著变化。此外，盐分也是水循环的一个重要诊断变量。正是由于时间序列盐度场信息的缺乏，使得尽快建立这样一个观测网显得更有现实意义。

在1990年到1998年间，世界海洋环流实验（WOCE）对全球海洋进行了一次全面调查，总共收集了近100年来所测量过的20000条温、盐度剖面。而一旦Argo全球海洋观测网得以建成的话，它每10天就可以提供3000条深度为2000米的剖面数据，一年则可得到多达10万条剖面的记录。也就是说，Argo全球海洋观测网建成后，只需2个月时间就可轻而易举获得过去需要上100年观测才能得到的信息。可见，Argo计划最显著的贡献莫过于提供了海量的、实时的、高分辩率的海洋次表层观测数据。人们想信，“阿尔戈”全球海洋观测网按计划如期建成，并能持续运行至少10年话，那么，它不仅仅可以提供大量的原始观测数据，而且还会给人类带来如下几个方面的收获：

（1）为建立新一代全球海洋和大气耦合模型的初始化条件、数据同化和动力一致性检验提供了一个前所未有的巨大数据库；

（2）首次实现理论化的实时全球海洋预报；

（3）建立一个精确的随深度变化的温、盐度月平均全球气候数据库；

（4）建立一个时间序列的数据库，其中包括热量和淡水贮存，以及中层水团和温跃层水体的温盐结构和体积等信息。

（5）为由表层热量和淡水交换所建立的大气模型提供大尺度约束条件；

（6）完成对大尺度海洋环流平均状态和变化的描述，其中包括对大洋内部水体、热量及淡水输送等的描述；

（7）确定温、盐度年际变化的主要形式及演变过程。例如，通过对海―气耦合模型的分析，找出全球海洋中存在的其它类似ENSO事件的现象，以及它们对改进季节一年际气候预报的影响；

（8）提供全球海面的绝对高度图，其精度在一年或更长的时间尺度内可以达到2cm，从而使“杰森”高度计资料与“阿尔戈”资料在研究较大空间和时间尺度的问题上结合得更好；

（9）通过确定海面高度变化同海面以下温、盐度变化的关系，有效解译用卫星高度计所观测的海面高度异常（SSH）；

（10）直接解译海面高度异常。通过对降水与蒸发差、冷热差、热量和淡水对流，以及由风力驱动的水体重新分配的研究，了解厄尔尼诺（El Nino）所造成的全球海面变化。

值得指出的是，Argo计划并非一个完美无缺的现场观测系统。它的目标仅仅是提供大尺度空间范围及时间尺度在数月以上的覆盖全球大洋上层的海洋资料。该系统的空间分辨率不足以用来计算近岸海域的边界流等，故Argo全球海洋实时观测网还须采用有效的手段给予补充，如与区域网结合起来，为之提供一个全球海洋的背景。因为气候本身就是一个全球性的问题，区域性的观测解决不了这些问题。

“阿尔戈”海洋观测网设计 “阿尔戈”观测网建设遵循了对全球观测网的需求与实际条件限制之间寻求平衡的设计原则。在设计中考虑的主要因素有：

（1）早期的浮标观测结果。在WOCE计划实施期间，曾在热带太平洋和南太平洋上布放了300个浮标，其覆盖面积几乎占了全球海洋的一半海域。尽管这些稀疏的数据集已足以绘出五年期间平均的中层海洋环流图，但却无法获得中层海洋环流的时间演变图（Davis，1998）。然而，“阿尔戈”观测网在上述海域将会施放比WOCE计划多5倍的浮标，这将足以精确地反映出该海域温、盐度和环流的季节和年际变化。最近，在大西洋中开展的高密度剖面浮标实验表明，在有强噪声的涡旋海域，需要布放大量的浮标，才能有效观测这些中尺度现象的分布和变化。

（2）现有的上层海洋热量观测网。为了应用抛弃式深温计（XBT）数据集估算重要的统计场，人们已经进行了大量的观测网设计研究工作。利用间隔数百公里投放一个抛弃式温深计的观测网足以测定海洋表层的热储量，如对以季节为时间尺度、边长为1000km的水域来说，其观测精度可达10w/m2，也就是说，对温度波动年际变化的观测精度可达到3w/m2左右。如果结合使用温度剖面观测资料和卫星高度计资料，则其精度会更高。

动发送一组剖面实时观测数据，每年可提供多达10万个剖面（0－2000米水深内）的海水温度和盐度资料。由于其与“杰森”卫星高度计之间的密切联系，故将其以“阿尔戈”计划相称。

“阿尔戈”计划的推出，迅速得到了包括澳大利亚、加拿大、法国、德国、日本、韩国等10余个国家的响应和支持，并已成为全球气候观测系统（GCOS）、全球大洋观测系统（GOOS）、全球气候变异与观测试验（CLIVAR）和全球海洋资料同化试验（GODAE）等大型国际观测和研究计划的重要组成部分。第四届世界气候变化纲领大会、第20届政府间海洋委员会（IOC）大会和第13届世界气象大会都认为，“阿尔戈”计划是一个十分重要的项目。为此，联合国政府间海洋委员会还专门通过了一项决议（附录一），以支持“阿尔戈”计划在全球的实施。

“阿尔戈”浮标 “阿尔戈”浮标指用于建立全球海洋观测网的一种专用测量设备（右图）。它可以在海洋中自由漂移，自动测量海面到2000米水深之间的海水温度、盐度和深度，并可跟踪它的漂移轨迹，获取海水的移动速度和方向。

“阿尔戈”浮标在专业上称自律式拉格朗日环流剖面观测浮标（PALACE）或自持式剖面自动循环探测仪，也有人称中性剖面自动探测漂流浮标。这里有必要介绍一下浮标的工作原理。 众所周知，任何物体在水中实现沉、浮运动通常有三种途径，一是改变物体的体积而重量保持不变；二是改变物体的重量而体积不变；三是增加或减少对物体所施加的外力。“阿尔戈”浮标的设计则采用了第一种途径，即浮标在水中沉浮依靠改变其内部体积来实现。根据这一原理设计的

“阿尔戈”浮标

浮标主要由可变体积的水密耐压壳体、机芯、液压驱动装置、传感器、控制/数据采集/存储电路板、数据传输终端（PTT）和电源等部分组成，其外形与内部结构如下图所示。

浮标的沉浮功能主要依靠液压驱动系统来实现。液压系统则由单冲程泵、皮囊、压力传感器和高压管路等部件组成，皮囊装在浮标体的外部，有管路与液压系统相连。当泵体内的油注入皮囊后会使皮囊体积增大，致使浮标的浮力逐渐增大而上升。反之，柱塞泵将皮囊里的油抽回，皮囊体积缩小，浮标浮力随之减小，直至重力大于浮力，浮标体逐渐下沉。若在浮标的控制微机中输入按预定动作要求编写的程序，则微机会根据压力传感器测量的深度参数控制下潜深度、水下停留时间、上浮、剖面参 数测量、水面停留和数据传输，以及再

浮标总体结构

次下潜等工作环节，从而实现浮标的自动沉浮、测量和数据传输等功能。

当浮标被海洋科学工作者投放在海洋中的某个区域后，根据上述工作原理，它会自动潜入2000米深处的等密度层上，随深层海流保持中性漂浮，到达预定时间（约10天）后，它又会自动上浮，并在上升过程中利用自身携带的各种传感器进行连续剖面测量。当浮标到达海面后，通过定位与数据传输卫星系统自动将测量数据传送到卫星地面接收站，经信号转换处理后发送给浮标拥有者。浮标在海面的停留时间约需6-12小时，当全部测量数据传输完毕后，浮标会再次自动下沉到预定深度，重新开始下一个循环过程(如下图)。

“阿尔戈”浮标剖面测量过程

这种自持式剖面自动循环探测仪的设计寿命为3-5年。如果不出意外的话，一个“阿尔戈”浮标每年可以提供约36个剖面的观测资料。目前，该浮标及其应用的剖面循环探测

技术在国内还属空白，国外也只有少数几个国家（美国、法国和加拿大）有能力生产。PALACE、APEX、PROVOR和SOLO等型号的自动剖面探测仪是各国在实施“阿尔戈”计划中应用较为广泛的4种颇具代表性的“阿尔戈”浮标。

事实上，Argo浮标早已被广泛应用于海洋科学研究、海洋资源开发、海洋环境保护和海洋军事等活动中。据了解，在国际Argo计划发起之前，美国Webb研究公司(世界上最早商业制造Argo浮标的厂家)就为世界上8个国家的25个实验室(研究所)提供了约1100个类似的浮标。

Argo浮标的布放也十分简单，一俟浮标通过测试程序，证明浮标处于良好工作状态，无需专业人员在场即可在海上布放。且布放的方式有多种多样，可以利用飞机空投（如下图）。

飞机投放Argo浮标

适用于在一些偏远的海区布放浮标；也可以用定期来往于全球贸易航线上数以百计的商船（左下图）或其它机会船(VOS)布放。当然，利用专业调查船（右下图）施放会使浮标工作更具有可靠性，观测资料会更有说服力。因为在用专业调查船布放浮标时，可以利用船载温盐深仪(CTD)和高精度实验室盐度计等对浮标观测资料进行现场比较和校正。这种浮标最大的优点是一旦施放，它将持续自动运行而无需人为维护。

商船或机会船布放Argo浮标 海洋调查船施放Argo浮标

“阿尔戈”科学组 这是一个为实施“阿尔戈”计划、协调各国“阿尔戈”计划进展和解决相关技术问题的科学团体，由参加国际“阿尔戈”计划和提供“阿尔戈”浮标的各国科学家代表组成。

国际“阿尔戈”科学组（AST）成立于1999年，当时仅有4个国家（美国、德国、日本、澳大利亚）的6名科学家组成，其中美国3名，德国、日本和澳大利亚各1名；“阿尔戈”科学组的主席由美国斯克里普斯海洋研究所（SIO，USA）的Dean Roemmich教授担任。

经过近3年的发展，国际“阿尔戈”科学组成员已经扩大到世界沿海11个国家（美国、德国、日本、澳大利亚、法国、加拿大、韩国、英国、印度、新西兰、中国）的18名科学家加盟（见下表）。

姓 名 Olaf Boebel 国 家 名 称 美 国 供 职 单 位 罗得岛大学 海洋研究与开发院 海洋科学研究所 汉城国立大学 南安普敦海洋中心 海洋发展部 空间海洋研究室 大西洋海洋与气象学实验室 伍兹霍尔海洋研究所 华盛顿大学 斯克里普斯海洋研究所 海洋研究所 国立水与大气研究所 Yves Desaubies 法 国 Howard Freeland 加拿大 Kuh Kim 韩 国 Brian King 英 国 B. N. Krishnamurthy 印 度 Pierre-Yves LeTraon 法 国 Bob Molinari 美 国 Breck Owens 美 国 Steve Riser 美 国 Dean Roemmich 美 国（主席） Uwe Send 德 国 Philip Sutton 新西兰 Kensuke Takeuchi Susan Wijffels Jianping Xu Sylvie Pouliquen Bob Keeley 日 本 北海道大学 澳大利亚 澳联邦科学和工业研究组织海洋研究部 中 国 国家海洋局第二海洋研究所 法 国 海洋开发研究院 加拿大 海洋环境资料中心 “阿尔戈”科学组是在全球海洋数据同化实验（GODAE）计划和世界气候变化和预测实验计划上层海洋专题组（CLIVAR／UOP）的授意下成立的。其肩负的主要任务有：

（1） 根据GODAE 和 CLIVAR/ UOP的要求，以这两个项目的计划书和工作报告为指导文件，为全球（温度、盐度）剖面观测网制定实施计划；

（2） 就剖面浮标观测网如何服务于CLIVAR现有的长期海洋观测系统，以及GODAE和GOOS/GCOS的全球海洋和大气观测系统，向CLIVAR上层海洋专题组和GODAE领导小组提出科学的指导性意见，并接受这两个小组的建议；

（3） 根据“阿尔戈”会议的决议，发起并成立一个全球“阿尔戈”联合组织以开展全球“阿尔戈”浮标网的布设和维护工作，并向此联合组织提供必要的咨询意见；

（4） 促进和评估观测系统的研究工作，以指导初期的“阿尔戈”采样设计和长期的发展； （5） 提供咨询并指导与浮标网有关的技术革新；

（6） 加强与全球海洋观测系统有关的机构和组织的联络工作，包括船只机会计划、热带大气—海洋观测网和遥感计划（如 Topex/Posidon和Jason卫星）等的联系；

（7） 向GODAE和CLIVAR国际项目办公室提交阶段性进展报告。

国际Argo科学组在每年的3月举行一次年会，回顾过去一年的工作，交流各国Argo计划的进展，探讨相关技术问题，协调浮标投放、资料处理和分发等事宜。在1999-2002年期间，Argo科学组已经召开过4次年会。第一次国际Argo科学组会议于1999年3月22－23日在美国Easton Maryland召开；第二次于2000年3月7－9日在英国的南安普敦召开；第三次于2001年3月20－22日在加拿大的锡德尼举行；第四次于2002年3月12－14日在澳大利亚的霍巴特召开；第五次将于2003年3月在中国杭州举行。

“阿尔戈”资料管理小组

该小组主要承担为Argo资料的处理和分发制定各种标准，以确保利用不同制造商提供的浮标和传感器，以及不同的浮标投放者和数据管理中心所获取或提供的剖面观测资料有统一、可靠的质量保证。目前，“阿尔戈”资料管理小组的成员主要有早期参加国际Argo计划国家（如美国、法国、加拿大和日本等）的大气、海洋和资料管理方面的研究、技术人员组成（表2）。来自法国海洋开发研究院的Sylvie Pouliquen先生和加拿大海洋环境资料中心的Bob Keeley担任该小组的联合主席。“阿尔戈”资料管理小组受国际Argo科学组的领导。

阿尔戈”资料管理小组部分成员

姓 名 Sylvie Pouliquen Bob Keeley Bob Molinari Dean Roemmich Kensuke Takeuchi Thierry Carval Mathieu Belbeoch 国 家 名 称 供 职 单 位 法国（联合主席） 海洋开发研究院 加拿大（联合主席） 海洋环境资料中心 美 国 美 国 日 本 法 国 法 国 大西洋海洋与气象学实验室 斯克里普斯海洋研究所 北海道大学 海洋开发研究院 IOC-WMO联合海洋与海洋气象技术委员会 Annie Wong Charies Sun Yves Desaubies 美 国 美 国 法 国 华盛顿大学 国家海洋资料中心 海洋开发研究院 Argo资料管理小组自2000年成立以来，已经召开过2次年会。第一次国际Argo资料管理小组会议于2000年10月3-5日在法国布雷斯特（Brest）的海洋开发研究院（IFREMER）召开；第二次于2001年11月12-14日在与第一次会议同一地点召开；第三次则将于2002年9月18-20日在加拿大渥太华的海洋环境资料服务中心举行。二年多来，该小组为Argo资料的标准化做了大量工作，取得了许多一致的认识。

1、 建立了一套全球统一的Argo资料实时质量控制自动检测程序；

2、 规定全球Argo资料中心，一律使用相同的编码格式，即采用NetCDF基本格式分发或交换Argo数据；

3、明确了全球Argo资料中心将使用上述统一格式，并通过全球通讯系统（GTS）分发Argo实时观测资料，以及通过国际互联网交换各国的Argo资料。

在该小组的倡议下，美国全球海洋数据同化实验（GODAE）资料中心和法国海洋开发研究院（IFREMER）资料中心将承担起全球Argo资料中心的责任，并将在美国海洋资料中心（NODC）建立一个长期的Argo数据库。

Argo资料管理小组将致力于说服各国Argo资料中心使用统一的自动质量控制检验，并尽最大可能使Argo数据在24小时内进入GTS网，以充分体现Argo资料的实时性；还将建立一个检验数据集，提供各国资料中心对经质量控制的Argo资料进行比较。2005年后，GTS将不再支持发送TESAC格式的数据，要转换成BUFR二进制格式。故Argo资料管理小组当前的主要任务是，广泛征求Argo资料用户的意见，并说服全球Argo资料中心采取一致行动，以应对GTS网上数据格式的转换。

为了充分发挥Argo数据集的作用，以及保证广大用户能及时、方便地获得高质量的资料，Argo资料管理小组正在编辑一本Argo数据管理手册（DMH），其目的是为了使（1）全球Argo数据中心能够采用标准化的数据管理程序；（2）新建立的Argo数据中心具备必要的启动信息；以及（3）广大Argo数据用户能熟悉数据管理程序和标准。

联合国政府间海洋学委员会（IOC）执委会通过的第XX-6号决议（附录一）要求：“如果施放的漂流浮标进入某一国家的管辖海区，应通过适当途径提前通知该沿岸国家，并告之该浮标的精确位置。”为了落实这一决议精神，“阿尔戈”科学组积极采取措施，于2000年初在法国的图罗斯（Toulous）成立了一个国际“阿尔戈”信息中心（AIC），并配备了一名协调员。

“阿尔戈”信息中心的主要任务：

（1）负责“阿尔戈”计划和浮标资料应用等方面的咨询，并直接参与各成员国的“阿尔戈”计划；

（2）提出各国布放浮标的合作途径；

（3）实施全球统一系统，包括浮标资料的标准化、质量控制和实时分发，以及采用海洋模式和海洋/大气耦合模式同化实时浮标资料的分发等；

（4）监督浮标资料归入指定的档案库；

（5）协助解决在浮标操作人员、浮标制造商、数据通讯提供者、数据同化中心、质量控制和档案机构等之间出现的一些技术问题。

“阿尔戈”协调员则负责日常管理“阿尔戈”信息中心的工作，在浮标操作者与数据使用者之间起着桥梁纽带的作用，并在国际“阿尔戈”计划中担负以下工作职责：

（1）贯彻IOC第XX-6号决议，及时发布通告，通报有关浮标可能漂入成员国专属经济区的信息；

（2）协助与有关成员国在其专属经济区内施放浮标达成协议；

（3）回收及维护、保养使用过的浮标；

（4）编制介绍和宣传有关“阿尔戈”计划活动的信息和宣传材料；

（5）协助开展与实施“阿尔戈”计划有关的活动，如协助解决一些特殊的技术问题、提供如何获得“阿尔戈”资料的有关信息等；还有如协助全球和区域性Argo计划的实施（即协调浮标施放的时机、提供涉及数据传输系统和全球通讯系统中与资料分发有关的技术支持等）。

“阿尔戈”资料中心 “阿尔戈”资料中心是一个专门收集、处理和分发Argo浮标观测数据的机构。根据其收集和分发资料范围的不同，设有国家“阿尔戈”资料中心、地区“阿尔戈”资料中心和全球“阿尔戈”资料中心等。

所谓国家“阿尔戈”资料中心，即由各Argo成员国为收集、处理和分发Argo资料设立的专门机构。一般担负本国投放的Argo浮标资料的收集和处理，以及承担向本国用户分发经质量控制的Argo资料和与地区Argo资料中心或全球Argo资料中心交换资料的任务。

顾名思义，地区“阿尔戈”资料中心主要为本地区Argo资料用户提供服务。目前，按洋区划分，全球将会建立4个区域性Argo资料中心，即大西洋区域Argo资料中心、太平洋区域Argo资料中心、南大洋区域Argo资料中心和印度洋区域Argo资料中心。地区Argo资料中心承担的主要任务是：

1、检验本地区的Argo资料。比较该区域不同来源的Argo资料，并与船只调查资料作比较，以确定本地区Argo资料的一致性；

2、处理和分发本地区收集的Argo资料；

3、为无能力进行Argo资料质量控制的国家提供质量控制服务；

4、协调本地区Argo浮标的施放，并为本地区的浮标施放计划提供建议和指导；

5、研究并寻求适合于特殊区域Argo浮标实时数据质量控制的新方法；

6、收集本地区最新的CTD资料和水文观测资料，以用于对Argo资料实时模式和延时模式的校正。

区域Argo资料中心一般由本地区的一个国家资料中心承担，也可由2个或更多的组织协同担当。尽管区域Argo资料中心的建立还在酝酿中，但许多国家和组织已经表现出浓厚的兴趣，纷纷表示有意组建或参加区域Argo资料中心。这些国家和研究机构主要有：

大西洋区域Argo资料中心：法国海洋开发研究院Coriolis资料中心（负责单位），美国海洋与大气局大西洋海洋与气象实验室（参加单位）；

太平洋区域Argo资料中心：日本海洋科技中心（负责单位），美国太平洋环境实验室和夏威夷大学国际太平洋研究中心（参加单位）；

南大洋区域Argo资料中心：英国海洋资料中心（负责单位），澳大利亚联邦科学与工业研究组织和澳大利亚气象局（参加单位）；

印度洋区域Argo资料中心：印度海洋信息服务中心（负责单位），澳大利亚联邦科学与工业研究组织和澳大利亚气象局（参加单位）以及美国太平洋环境实验室和夏威夷大学国际太平洋研究中心（参加单位）。

这些区域性Argo资料中心的负责单位，为协调本地区Argo计划的组织实施还专门召开过会议，其中太平洋区域Argo计划实施会议于2000年4月13-14日在日本东京召开；大西洋区域于2000年7月10-11日在法国巴黎召开；印度洋区域于2001年7月26-27日在印度海德拉巴召开；南大洋区域Argo计划实施会议还在策划中。这些区域性Argo计划实施会议的召开，为建立地区Argo资料中心打下了基础。

无庸置疑，全球Argo资料中心是一个专门收集全球Argo浮标观测资料的机构，并负责向地区和各国Argo资料中心分发经质量控制的全球海洋中的Argo资料和提供相关服务（现场数据收集、资料归档和分类、资料质量控制等）。目前，确定的全球Argo资料中心有二个，一个是法国海洋研究开发院Coriolis资料中心；另一个则是美国海军舰艇数值天气和海洋学研究中心（FNMOC）中的全球海洋数据同化实验（GODAE）数据中心。可见，这两个全球Argo资料中心兼有多重身份，因为他们还是地区和国家Argo资料中心。

“阿尔戈”计划实施的必要性

近年来，在全球发生的许多自然灾害（如台风、飓风、龙卷风、冰暴、暴雨、洪水、干旱和暖冬现象等），使人们深深体会到了短期气候剧变对人类所带来的巨大危害。你可知道，为了预报一次台风、天气变暖或其他仅持续几天时间的天气现象，气象学家使用了一个大范围的天气观测系统，这包括对陆地和海洋表层要素的观测，以及至少一天一次的探空气球（收集大气温度、湿度和风力等的剖面观测资料）观测，从而可以精确预报3-5天的天气情

况。但如果要预报更大范围、更长时间尺度（如季节或年际）的气候变化，仅有海洋表层的观测数据还不够，需要有海洋上层（2000米水深以上）海水温度、盐度和海流的观测资料。

也许你曾听说过“厄尔尼诺”和“拉尼娜”这对孪生姐妹的名字。这是发生在赤道太平洋上的两种海洋异常现象，可以导致很多显著的气候变化。观测表明，每隔几年，东太平洋热带海洋上的水温就会异常上升，而且持续数月。这一异常海水变暖现象，科学家称之为“厄尔尼诺”，它会改变全球大气环流体系，并导致很多破坏性天气现象的发生。“拉尼娜”是伴随“厄尔尼诺”后发生的同一海区的水温异常下降现象，同样可以导致许多灾害性天气情况的发生。可见，厄尔尼诺和拉尼娜都会对全球气候产生巨大的影响。

因此，科学家们早就想能预测这些现象，并对厄尔尼诺和拉尼娜的发展、加强和持续过程进行准确预报。于是，由美国海洋大气局（NOAA）发起，曾在热带太平洋上建立了一个观测网（下图）。

热带大气海洋观测网(TAO)

用来监测海洋的变化。自1994年11月建成以来，它不断地把测量到的海洋表面气温、风速、风向和海洋表层温度、盐度等数据，通过卫星及时发送给美国海洋和天气预报中心。这些数据与大气观测数据结合起来，使得美国科学家成功地提前6个月预报了1997/1998年发生的厄尔尼诺事件（下图），从而为美国经济挽回了百亿美元的损失，仅加利福尼亚州就避免了近10亿美元的损失。

厄尔尼诺事件成熟阶段海面温度（SST）异常分布(1997年11月)

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