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【代号名称】“阿尔戈”计划 【规范称呼】全球性海洋观测计划 【英文名称】Argo Plan 【发起者】美国 【行动时间】1998年 【目的】是一个海洋观测系统的名称，可为气候、天气、海洋学及渔业研究提供实时海洋观测数据 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”阿尔戈”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 海洋太神秘了，以至于连海神都无足重轻 【背景】 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3000个，组成一个庞大的“阿尔戈”全球海洋观测网。一种称为自律式的“拉格朗日”环流剖面观测浮标（简称“阿尔戈浮标”）将担当此重任。 它的设计寿命为3—5年，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—2000m水深内）的海水温度和盐度资料。 【行动经过】 该观测系统由大量布放在全球海洋中小型、自由漂移的自动探测设备（“阿尔戈”剖面浮标）组成。大部分浮标在1000米漂移（被称为停留深度），每隔10天下潜到2000米深度并上浮至海面，在这过程中进行海水温度和电导率等要素的测量，由此可计算获得海水盐度和密度。观测数据通过卫星传送到地面科研人员，并向所有人免费、无限制提供。 “阿尔戈”计划通过全球30多个国家的合作来维持一个全球海洋观测网，使任何国家可以探测海洋环境要素。“阿尔戈”是全球海洋观测系统的重要组成部分。“阿尔戈”通过“阿尔戈”指导工作组进行协调——一个由科学家和技术专家组成的国际团体，每年召开一次会议。“阿尔戈”数据流由“阿尔戈”数据管理组管理。所有的协调工作通过“阿尔戈”信息中心协助完成，该中心隶属于政府间海洋委员会及世界气象组织。 “阿尔戈”还受GEO—地球观测小组的支持，早期就已获得世界气候研究计划的“海洋—大气系统的变异性及可预测性”项目（CLIVAR）以及全球海洋数据同化试验的批准。“阿尔戈”计划首先在1999年召开的海洋观测大会上提出，该会议是由国际机构组织的，旨在创建可协调的海洋观测方式。 原始的“阿尔戈”计划书由一个科学家组成的小组编写，该计划书描述了一个由3000个浮标组成的全球海洋观测网计划，并将在2007年的某时完成。2007年11月，由3000个浮标组成的全球海洋观测网全面建成。 “阿尔戈”指导工作组于1999年在美国马里兰召开了第一次会议，并在会上概述了全球数据共享原则。“阿尔戈”指导工作组于2009年向海洋观测大会提交了十年进展报告 ，并收到了有关如何完善观测网的建议。这些建议包括在高纬度海区、边缘海（如墨西哥湾和地中海）和沿赤道海区加强观测，在西边界强流区（如湾流Gulf Stream和黑潮Kuroshio）强化观测，向深海扩展观测以及利用新型传感器监测海洋生物和化学变化等。 2012年11月，“阿尔戈”观测网已收集了100万条剖面（是20世纪所有调查船观测资料的两倍），并在多家组织的网站上进行了报道。通过改变浮标自身的有效密度，按照预定的时间表在海中上浮和下沉是“阿尔戈”浮标的重要特点。任何物体的密度由物体的质量除以体积获得。“阿尔戈”浮标在自身质量不变的情况下，通过改变体积的方式改变密度。浮标通过液压活塞把油注入位于浮标底部的外部皮囊来改变其体积。随着皮囊的膨胀，浮标的密度变得小于海水密度，从而向海面上浮。当任务结束时，浮标收缩活塞再次下潜。 典型的“阿尔戈”浮标标体长1米，顶部半球型的帽子约14厘米。所以浮标体积最小约16600立方厘米。在阿拉斯加湾的Papa海洋站，海表的温度和盐度约6°C和32.55‰，所以海水密度为1.0256克/立方厘米。而2000米深度处的温度约2°C，盐度为34.58‰，如果包含压力效应（海水可轻微压缩），海水密度为1.0369克/立方厘米，密度的变化除以深层密度的值为0.0109。 浮标到达2000米和上浮至海表时必须匹配这些密度。因为浮标的密度为其质量除以体积，所以需要改变0.0109x16，600=181立方厘米的体积来实现该过程。所有浮标装载传感器来测量海水温度和盐度，但越来越多的浮标还装载其他传感器，如溶解氧及叶绿素、营养物和pH等生物化学传感器。 正在开发的被称为生物“阿尔戈”的扩展计划，将在浮标上加装生物和化学传感器来观测海洋。用于卫星通讯的天线被安装在浮标顶部，将在浮标完成上浮后伸至海面以上。由于海水含盐分，可导电，所以在海面以下进行无线通讯是不可能的。 早期的“阿尔戈”浮标使用慢速的单向卫星通讯，但2013年中期投放的浮标主要使用快速的双向卫星通讯。使用双向通讯系统的浮标可以传输更多的观测数据，在海面只需要停留约20分钟，而不是过去的8—12小时，大大降低了搁浅和生物污染的风险。 自“阿尔戈”计划开始以来，“阿尔戈”浮标的平均寿命已经大大增加，2005年布放的浮标其平均寿命已经第一次超过4年。目前正在进行得技术改进有望使浮标的寿命增加到6年或更长。30°S以南海区由“阿尔戈”浮标观测的剖面数量（上面的曲线）与其他方式观测数量（下面曲线）的对比。 观测网最初提出的分布密度为浮标间的平均距离为3°x3°“阿尔戈”计划书。这可以使高纬度海区有较高的浮标分布密度（数公里），因为控制海洋特征尺度（如涡旋）的罗斯贝变形半径随纬度的增加而变小。 【后续】 至2007年，该观测网基本建成，但南大洋深海的分布密度仍未实现。正在努力完成在世界各大洋布放浮标的最初计划，但由于南大洋布放机会很少，所以还面临困难。正如“历史”部分提到的那样，目前正计划在赤道海区、西边界流及边缘海区进行强化观测，这需要将原来计划的3000个浮标增至4000个。利用剖面浮标观测海洋的一个成果是可以消除季节性偏差。”阿尔戈”模式的一个重要特征是可以准实时地、无限制地获取全球资料。当一个浮标传送一条剖面后，能被快速转换成可上传至全球通信系统（GTS）的格式。 GTS由世界气象组织运行，其目的是为天气预报共享数据。所以所有WMO成员国能在几小时内接收到所有“阿尔戈”剖面数据。数据还可通过两个全球“阿尔戈”资料中心法国和美国的FTP及WWW入口获取。约90%的剖面资料能在24小时内提供给用户，剩余的剖面也能在稍后提供。用户在使用从GTS或GDAC获取的“阿尔戈”数据是需要编程技巧。 GDAC提供的多剖面文件用“海洋数据视图”软件可以读取。类似于20121106_prof.nc名称的文件即多剖面文件，为2012年11月6日在某个洋区获取的所有剖面并包含到一个NetCDF格式的文件中。 GDAC确定了3个洋区，分别为大西洋、印度洋和太平洋。所以某一天将有3个多剖面文件来装载所有剖面数据。使用“阿尔戈”资料计算得到的全球海洋图集中沿日期变更线的盐度断面。那些缺乏编程技巧，但想使用“阿尔戈”资料的用户，可以下载“阿尔戈”全球海洋图集，它使用方便，不仅能制作像右图显示的“阿尔戈”盐度断面图，还能制作海洋要素的水平分布图及任何地点的时间序列图等。该图集装载了一个“更新”按钮，可定期对数据集进行更新。该数据集由美国斯克里普斯海洋研究所维护。 对“阿尔戈”数据制作的网格化资料感兴趣的用户，可访问网页，上面列出了一些可用的网格资料。“阿尔戈”资料还能通过谷歌地球显示由“阿尔戈”技术协调员开发的层。有关如何使用该层的指南可访问这里。不考虑获取和研究“阿尔戈”数据的方式，重要的是用户能熟悉“阿尔戈”数据文件的结构、“阿尔戈”浮标的特性及质量控制标记的含义。用户可以参考一个有用的“阿尔戈”用户手册。“阿尔戈”指导工作组也通过网页发布了一些有关的贴士。每年使用“阿尔戈”资料在专业性期刊上发表的学术论文数量。 “阿尔戈”是目前获取海洋的气候状态信息的主要来源，已被广泛应用到许多研究论文中，内容涉及海—气相互作用、海洋环流、年际变化、厄尔尼诺、中尺度涡、水团性质及变化，“阿尔戈”资料已经应用到物理海洋学的各个领域。 “阿尔戈”还能用于直接计算全球海洋热含量。杜拉克和Wijffels最近发表的一篇具代表性论文中，分析了全球海表盐度模式的变化。他们认为全球海洋中高表层盐度的海水正变得更咸，而表层盐度相对较低的海域其海水正变得更淡，也可描述为“富人变得更富，而穷人变得更穷”。 从科学上来讲，盐度的分布受降水和蒸发间差异的控制。如在北太平洋北部，降水强于蒸发，使海水盐度低于平均值。他们的研究结果表明地球正在寻找一个全球水文循环的强化。 “阿尔戈”数据还被用于驱动气候系统模式，使人们有能力改进气候季节性变化的预报。 【关联性】 “阿尔戈”计划属于地球物理科学研究计划，这种计划在二战后以联合国为核心，出现了大量的类似计划。此类计划“历史脉动”曾经在“地球望远镜”计划、“法摩斯”计划等有比较详细的梳理。 但“阿尔戈”计划实际上在各国操作时，基本都有自己的子行动计划，包括中国也有自己的行动计划。
【影响】 “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、全球大洋观测系统、全球气候变异与观测试验和全球海洋资料同化试验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，“阿尔戈”计划是一个十分重要的项目。为此，联合国政府间海洋学委员会还专门通过了一项决议，支持“阿尔戈”计划在全球的实施。
【评论】 “阿尔戈”计划是世界主要大国、科技强国主动的惠及世界的大型、全球性科学研究行动。 它非常难得的是，跨信仰、跨文明、跨社会发展形态，这种纯粹的科学合作，是人类的福音。
【相关资料】 目前有包括美国、俄罗斯、日本、印度、澳大利亚、英国、法国、韩国、西班牙、新西兰、加拿大、德国、中国13个国家参加该项计划。
【代号说明】 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”计划的名字起源于希腊神话中勇士伊阿宋和阿尔戈英雄寻找金色羊毛时所乘的船。之所以选用该名字，意在强调“阿尔戈”计划与杰森卫星高度计的相互补充。
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