ARGO计划的由来在世界气象组织的倡导下，几十年来各国在陆地上已经建立了许多实时数据交换的气象站，作为天气预报及气候预测的基础数据。这些气象站除了观测地表数据外，还定时施放用气球带着仪器探测大气的垂向剖面。 随着科学的进步，人们已经认识到海洋的作用对气候预测更为关键。此外，海洋也是了解全球变化的重点区域。为此，联合国政府间海洋学委员会(IOC)一直在推动GOOS计划。但在海洋中建立像陆地上一样的定点观测站几乎是不可能的。像为监测厄尔尼诺而建立的“热带大气海洋观测网锚碇系列(TAO)”，一来观测层次少，二来太昂贵，三来不易维持。1998年，美国和日本等国家的大气、海洋科学家推出了一个全球性的海洋观测计划，目的是要借助最新开发的一系列高新海洋技术（如ARGO剖面浮标、卫星通讯系统和数据处理技术等），建立一个实时、高分辨率的全球海洋中、上层监测系统，以便能快速、准确、大范围地收集全球海洋上层的海水温度和盐度剖面资料，有助于了解大尺度实时海洋的变化，提高气候预报的精度，有效防御全球日益严重的气候灾害（如飓风、龙卷风、台风、冰暴、洪水和干旱等）给人类造成的威胁。应运而生的想法是利用足够的剖面浮标，虽然它们是漂流的，但其观测对全球海洋能有足够的覆盖面。 Argo计划是IOC基于上述想法而倡导的、以深海为对象的观测计划，是GOOS计划中的一个重要组成部分。Argo是一个以剖面浮标为手段的海洋观测业务系统，它所取得的数据供全世界各国使用。该计划设想用3～5年的时间（2000～2004年），在全球大洋中每隔300千米布放一个卫星跟踪浮标，总计为3 000个，组成一个庞大的ARGO全球海洋观测网（如图）。一种称为自律式的拉格朗日环流剖面观测浮标（简称“ARGO浮标”）将担当此重任。它的设计寿命为3～5a，最大测量深度为2000m，会每隔10～14天自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（0～2 000m水深内）的海水温度和盐度资料。由于其与杰森卫星高度计(ARGOS系统）之间的密切联系，故将其以“ARGO计划”相称。 ARGO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届联合国政府间海洋学委员会大会和第13届世界气象大会都认为，ARGO计划是一个十分重要的项目。 IOC各会员国也认识到Argo计划中的剖面浮标因“随波逐流”可能进入他国的EEZ，因而一致同意通过了一项决议(IOC决议XX-6)，以支持ARGO计划在全球的实施。此决议要求各国对其在Argo计划下施放的剖面浮标要公告其施放地点及其实时漂流位置，其所获得数据要共享。任何国家若要在其他国家的EEZ海域投放Argo剖面浮标，需按照海洋法公约征得该国的同意。 由于海洋观测费用高昂，全球海洋观测业务系统乐意并且鼓励其他渠道所取得的海洋数据提供给业务系统，以让全世界共享。其中科学项目所取得的数据是一个重要来源，如在热带海洋与全球大气科学计划下(TOGA)，于太平洋赤道上布设的TAO锚碇系列。Argo计划也同样欢迎任何科学项目在剖面浮标观测方面作出贡献。
{返回} ARGO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。厄尔尼诺和拉尼娜事件一旦发生，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。它导致了赤道太平洋及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，这是因为海洋覆盖了地球表面 70％的面积，蕴藏着巨大的热容量所致。于是，人们意识到监测全球海洋上、中层的变化对长期大气预报和气候预测有着重大意义。所以，迫切需要建立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，热带海洋和全球大气实验（TOGA）以及世界海洋环流实验（WOCE）计划的成功实施，提示了海洋在海－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，无沦是观测要素（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。而且对海洋垂直剖面上的温度、盐度和海流资料，也知之甚少。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，以及能量和水分平衡过程的了解，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（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的资料还进一步揭示，海洋热输送存在显著的年际变化。据Roemmich等（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10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ARGO浮标为主的实时剖面观测网成为可能。 （1）20世纪90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； （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，促进气候预报水平关提高。 {返回} ARGO计划的科学目的
阿尔戈计划将提供全球海洋2 000m深度以浅的次表层温、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，以及其他与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。 ARGO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－气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ARGO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3～5d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。 {返回} ARGO计划的预期成果
ARGO计划是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ARGO计划后将会获取的成果。ARGO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20 000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3 000条深度为2 000m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百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。人们相信，ARGO球海洋观测网按计划如期建成，并能持续运行至少10年的话，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，通过对海一气耦合模型的分析，找出全球海洋中存在的其他类似ENSO事件的现象，以及它们对改进季节－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（EI Nino）所造成的全球海面变化。 值得指出的是，ANGO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。 {返回} 注：主要内容摘自《阿尔戈全球海洋观测大探秘〉-许建平 编著 |
