沿海国捕获回收Argo浮标绝非偶然

文摘   科学   2024-04-23 17:15   浙江  

据国际Argo信息中心(AIC)提供的早期统计资料表明,截止2011年10月底,有近40个国家/团体参与的国际Argo计划,在全球海洋上累计布放了8,000多个Argo浮标,其中有约120多个浮标因搁浅而失效。

国际Argo科学/指导组(AST)指出,尽管搁浅浮标的数量不足2%,但若能够顺利回收,对于传感器后校准具有十分重要的科学意义;况且,回收后的浮标经检测、维修,大多数还是能够重新布放的,可以节省有限的浮标资源。

此外,浮标虽经过精心设计,安全风险十分有限;但若由未经训练的人员打开浮标,还是会有一定的危险性。尤其是后期生产、也即现在常用的浮标,为了延长海上工作寿命,大都将碱性电池换成了锂电池。当然,安装了锂电池的浮标,如果不是强力破拆或者剧烈碰撞,安全风险还是很低的。

 无论出于什么原因,AST认为,回收搁浅浮标是Argo计划实施过程中的一个重要议题,更是一个高度优先事项,涉及到许多沿海国家,值得大力提倡。

AIC技术协调员(TC)还在许多次AST年度会议上介绍了检索、回收和重新布放搁浅浮标方面所做的尝试,以及取得的经验与成就(部分信息摘自Argo成员国提交的年度执行报告),现汇总概述如下。

1、日本Argo回收浮标的实践与做法

日本Argo计划早在2002年就提出,将根据国内法采取浮标终止和回收措施。他们认为,浮标经过一定数量的剖面观测后,无论是能量供给、传感器老化,还是海水腐蚀或者生物附着,都会影响到浮标寿命和观测数据的质量,可以利用人为终止浮标巡航任务的方法,让浮标在海面停留足够长的时间,以便打捞回收。其中相当一部分浮标会漂移进入近岸海域而搁浅,或者被渔民意外捕获;同时,在海面平静的状态下,直接由专业人员回收浮标也是可行的。

至于回收浮标的目的,主要用来评价盐度传感器的稳定性。如他们回收的一个浮标,在海上持续工作了10个月,经技术性能检测发现,不但没有被生物附着/污染,而且盐度依然保持了良好的稳定性。

1999年底至2013年1月的13年间,日本海洋科技中心(JAMSTC)曾在太平洋、印度洋和南大洋海域累计投放了990个浮标,其中756个APEX型、143个PROVOR型、38个ARVOR型、36个NEMO型、11个NIJA型和6个POPS型。截止2013年2月底,仍有198个浮标处于正常工作状态;其余的792个浮标已经停止工作,包括15个因搁浅或者被渔船捕获之后仍在通讯的浮标、12个在海面漂浮的浮标,以及16个已经回收的浮标

其中,2008年回收的2APEX型浮标经修,安装了新传感器和ECO FLbb-AP(荧光计-散射组合传感器,已于2011年重新投放入海2009年1月2个配置两种不同类型溶解氧传感器(Optode3830SBE43)的APEX型浮标投放在日本海的大和盆地海域其中1个沿着本州岛海域漂流到大湾,于2009年10月6日被Ishikawa地区渔业研究中心打捞上岸并将2个传感器送回生产厂家做检测校正另一个漂移到本州北海岸后,在日本海岸警卫队秋田分队的协助下2010年10月11日回收。浮标上装配的两种型号传感器同样被送回生产厂校正。希望它们的校正结果有助于生产厂家对传感器性能的改进和提升

此外,日本东北大学(Tohoku University)2008年投放了8个Argo计划浮标,其中2个传感器故障被回收并返回生产厂家维修。2010年3月底,这2个修复后的浮标又送回日本并重新布放2009年6月日本渔业研究厅(FRA)回收了1个浮标,是该浮标太靠近日本北海道(Hokkaido海岸。这也是一Argo计划浮标,所有者希望用来追踪了解西北太平洋中层水的来源。2009年8月这个打捞回收的浮标再次被投放在西北太平洋黑潮-亲潮交汇海继续完成它的未尽使命

由于日本拥有很长的海岸线,外国浮标有时也会在日本沿岸搁浅或被日本渔民捕获。执行Argo计划的日本同行,把回收的浮标归纳为类:一是在外国海岸发现的JAMSTEC浮标的回收二是在日本沿岸发现的其它国家浮标的回收。

针对第一种情况,JAMSTEC有3回收的:(1)2006年3月,菲律宾海岸警卫队通过AIC通知,一菲律宾渔民在海岸拣到一个浮标。JAMSTEC科学家即赴菲关闭了浮标的工作状态,并从菲海岸警卫队处收浮标;(2)2007年3月,美国海军通过AIC通知在夏威夷回收了一个浮标。同样,JAMSTEC派遣技术人员赴夏威夷关闭并收回了该浮标;(3)2009年4月,美国渔民在俄勒冈沿岸拣到一个JAMSTEC的浮标,并被要求存放在美国国家海洋大气管理局NOAA俄勒冈渔业局该局通过AIC通知了JAMSTEC。考虑到该浮标的电已经耗尽,JAMSTEC请求俄勒冈渔业局通过联系好的国际海运商,把浮标运回日本。

第二种情况JAMSTEC也遇到3次:(1)2005年4月,一位日本渔民在渔网中捕获了一个浮标,日本海自卫队函馆工作站保存了该浮标并通知了新瀉日本渔业研究厅。根据该厅要求,JAMSTEC查出该浮标的所有者韩国海洋研究开发院(KORDI随即,新瀉日本渔业研究厅与KORDI取得联系并通过后者安排的国际海运将浮标运回韩国;(2)2007年11月,日本海岸警卫队在西南(琉球)群岛沿岸发现了一个搁浅的浮标,应海岸警卫队的要求,JAMSTEC查明该浮标属美国海军海洋局所有。根据其请求,日本海岸警卫队把浮标重新投放在西南群岛外海;(3)2009年10月,一当地渔民在日本海捕获一个浮标并通知了日本海岸警卫队。后者请JAMSTEC查明浮标的所有者并通知AICJAMSTEC通过AIC与浮标所有者韩国气象局(KMA取得联系,并通过船运将浮标送回韩国的信息告知KMA

在日本周围可能有更多搁浅或被捕获的浮标,有的当事者可能直接与浮标所有者取得了联系,也有的可能在没有通知浮标所有者的情况下被处置了;还有一些在外国沿岸搁浅的浮标,由于不知道准确的位置而没有被发现或回收日本Argo执行报告如是说。

事实上,在国际Argo计划实施初期,日本渔民和地方海岸警卫队对Argo浮标并不十分了解。于是JAMSTERC和日本海岸警卫队联合编写了一本关于Argo浮标的小册子(日文)。

小册子内容包括:(1)实施Argo计划的目的;(2)Argo浮标的特,突出其非爆炸物当时,主要针对早期配置了碱性电池的剖面浮标---平台注的特点;(3)联系方式。小册子很快被分发到海岸警卫队的地方办公室,意在向公众宣传Argo浮标进而加深对Argo计划的了解

2、其他Argo成员国回收浮标的几个典型案例

1)保加利亚Argo:2012年,Akadmik号科学考察船在黑海西部布放了4个由意大利Argo计划购买的Arvor-L型(法国NKE公司生产)剖面浮标。这些浮标被设计为每隔5天一个循环,在浮标上升过程中测量海表到700米(或1,500米)范围内的剖面数据,并且还会在200米的漂流深度上收集温、盐度数据;浮标到达海面后通过ARGOS卫星系统传输数据。其中1个WMO ID为6901960号的浮标在2012年6月9日到10月14日期间,获得第26条剖面后搁浅在保加利亚南部海岸(靠近普里莫/Primorsko市),后被成功回收。 

2013年9月29日,这个由保加利亚捕获的意大利Argo浮标,经维修后再次由Akadmik号科考船重新布放。根据国际Argo计划的规则,该浮标由意大利Argo捐赠给保加利亚,AIC分配的新WMO ID为“6901828”;直至2014年8月23日,该浮标在黑海水域又获得了40条剖面。

(2)希腊Argo:2010年,希腊海洋研究中心(HCMR)购买并布放了1个PROVOR-CTS3型浮标,正式启动希腊Argo计划。2010年6月26日,AEGAEO号调查船将浮标布放在圣托里尼岛以南的克里特海海域,并被纳入地中海Argo计划(MEDARGO)管理。考虑到具体的观测目标和浮标布放海域及邻近海域的水深情况,设置的具体参数为:停留水深350米,剖面深度1,000米,剖面循环周期为5天。

2011年8月,该浮标突然停止工作并被渔民捕获,随后由Kassos岛港口管理部门送回了HCMR。考虑到浮标在海上工作已经超过一整年,按相关要求,HCMR把浮标送回法国NKE公司维修,并更换了电池和皮囊;于2011年11月,再次由HCMR科技人员成功布放在克里特海。

据介绍,HCMR已经建立了一个浮标回收系统,可以在处理浮标定位信息后,采用多种不同方法来发现浮标。基于在SIDERI FP7项目框架下提出的在短时间和一定范围内,采用简单方法对Argo浮标进行跟踪和回收的设想,他们研制了一台定位单元原型机,经在陆上成功测试后,由SIDERI工作组于2013年9月17-18日期间,在希腊Heraklion进行了海上测试,其甲板单元可以通过蓝牙与用于界面和控制的移动电话通讯,此次活动展现了利用简易方法跟踪和回收Argo浮标的诱人前景。

(3)意大利Argo:2012年,意大利共布放了19个浮标。这些浮标都是法国NKE公司生产的Arvor型浮标,其中一些采用了铱卫星通讯系统(Arvor-I型浮标),另外的则采用ARGOS卫星通讯系统(Arvor-L型浮标)。这些浮标中的13个被布放在地中海海域。大部分浮标都是通过合适的科考船(Nase More号、Pourquoi Pas号、乌拉尼亚号和探索号)布放的,期间还得到了来自克罗地亚、法国、意大利和马耳他等国家的同行帮助。这些浮标的布放参数为:停留深度1,000米,最大剖面深度1,500米,循环周期为10天。

同年,意大利Argo还在法国和塞内加尔同行的帮助下,在赤道大西洋东北的塞内加尔外海布放了2个Argo浮标,其中一个浮标在完成6个循环后搁浅在塞尔维亚海岸上。不久,该浮标被成功回收并返回NKE公司维修、翻新。

(4)德国Argo:完全有能力在全球海域包括海冰覆盖区域布放浮标,但仍然会借助国外调查航次在计划海域进行浮标布放活动,如在南大洋海域的浮标布放工作主要搭载英国的南极调查航次进行。德国布放Argo浮标的主要目的是支持全球海洋观测网及其大西洋区域观测网的建立,并集中在浮标稀疏的海域布放,尤其是南大洋、北大西洋和北欧海域。

德国与地中海的Argo伙伴们合作进行的搁浅浮标的修复和重新布放工作一直在进行中2012年,在希腊同事的帮助下修复了一个搁浅浮标。该浮标搁浅时被损坏了,在送回德国海洋水文局(BSH)后改装成了展览品供科普宣传;另一个WMO ID为“6901084”的APEX型浮标,自从布放(2012年5月1日)到搁浅(2013年4月14日),共获得了70条剖面,后在黎巴嫩的贝鲁特港被找到,并由黎巴嫩海军保存。

在地中海Argo计划(MEDARGO)的帮助下,德国Argo与当地美国贝鲁特大学水产研究所和水生研究所(生态部门)的海洋学家取得了联系,并从黎巴嫩海军处收回了浮标。2013年4月,Pierre-Marie Poulain先生访问贝鲁特期间,测试了该浮标,并向当地海洋学家展示了浮标的操作方法;同时,在AIC的帮助下,该浮标正式由德国Argo捐赠予黎巴嫩,新的WMO ID为“6900895”,并在2013年8月27日被重新布放在黎巴嫩以南10海里的海域。直到2014年5月15日,该浮标又获得了53条剖面。

(5)澳大利亚Argo:截止2013年3月15日,澳大利亚Argo计划总共布放了558个浮标,其中156个已经失效。而在失效浮标中,发现34%是因电池耗尽、停止工作的,另有19%(约30个)是搁浅失效的,约占布放浮标总数的5%左右。

3、结束语

众所周知,早期用于国际Argo计划的剖面浮标大都采用ARGOS卫星通讯,海面漂移时间较长(12个小时以上),容易导致浮标漂移到近岸海域,或者搁浅或者被渔民捕获的可能性较大;后来的浮标大都采用了铱(IRIDIUM)卫星通讯,海面漂移时间短(短于1小时,甚至只有十几分钟),搁浅或者意外捕获的概率相对低了些。

但随着Argo海洋观测网不断向主要边缘海拓展,以及在西边界强流区加强观测,如许多在西北太平洋黑潮源地海域布放的浮标,会随黑潮主流向北、东北漂移而逐渐靠近日本近岸海域,以及布放在主要边缘海(如日本海、南中国海、黑海和地中海等)的浮标会随波逐流漂移进入沿海国近岸海域等;且随着时间的推移和布放数量的增加,搁浅或者意外捕获的浮标数量也会随之增加。故做好搁浅浮标的回收、再布放工作,依然是Argo团队和沿海国浮标布放者的一项重要任务。

为了更加有效地回收搁浅浮标,AST认为,在检索和回收搁浅浮标时,世界气象组织(WMO)提供的识别码/统一编号(ID)至关重要。AIC一直在协助WMO为Argo浮标分配WMO ID,且根据各国Argo计划的需要,每3年会保留一批识别码,进行专门分配。WMO ID的申请和分配记录也会在AIC数据库中归档,这就避免了早期WMO ID分发过程中发生的混乱和重复现象。

AIC也已为法国、中国、韩国、印度、荷兰、英国、美国和西班牙等沿海国家保留了WMO ID,并一再鼓励浮标布放者通过AIC申请WMO ID,这样AIC就能全面掌握对浮标数据分发、搁浅浮标回收等所需的关键信息。

为了避免引起不必要的外交纠纷,AST还特别提醒各国Argo计划注意以下几点:1)指定专人(代表机构或国家)把浮标布放计划上传到AIC网站2)不断更新此信息;3)通告最后确定的计划;4)确保上传信息准确无误;5)不要在没有任何协议的情况下直接在他国专属经济区(EEZ)布放浮标6)可随时请TC提供帮助等。

此外,为了方便识别“Argo计划浮标/Argo浮标”、“准Argo计划浮标/准Argo浮标”和“非Argo计划浮标/非Argo浮标”AST同意在每个浮标上用多种语言(包括英、法、德、俄、中和阿拉伯文)贴上标签,标明唯一的序列号(WMO ID)和布放的具体日期(年/月/日),以及采用图文提示,Argo浮标属于联合国世界气候研究计划(UN WCRP)的一部分,并得到了世界气象组织(WMO)和联合国教科文组织政府间海洋学委员会(UNESCO ICO)的批准

标签上详细的文字说明还有:此为科学设备,既非军用物资,亦无商业价值。此浮标用于海洋预测,为大众,包括渔民提供有价值的信息。切勿打开,以保安全。发现此物,请与国际Argo信息中心(AIC)联系,或与当地海岸警卫队或渔业机构联系。标签尾部,还详细给出了AIC的联系电话、传真和邮箱、网址等信息

这张专用大标签,原设想是作为识别真假Argo浮标的重要物证,也是搁浅浮标被意外捕获后寻找所有者的重要纽带。一些Argo成员国还会附带粘贴上一张专用小标签,详细说明浮标所有者的电话、传真和邮箱、网址等信息,方便被意外捕获后及时回收。

遗憾的是,刚开始规定“Argo浮标”大标签由浮标生产商负责粘贴、并随标发送,但生产厂家难以确认浮标购买者是否将其用于Argo计划或者其它用途;即使向AIC咨询,似乎也很难确认。后来,AST明确由各国Argo计划的PI负责核发“Argo浮标”大标签。

粘贴Argo标签的浮标,意味着该浮标是Argo计划的组成部分,布放前须做到预先发布通知、且其观测数据应及时公开共享。

但阿戈也注意到,自从2008年以来,AST和AIC就“非Argo计划的浮标假冒Argo浮标”的问题提上了议事日程,并进行过多次专门探讨和专题研究,但也似乎始终无解。或许,这就是近些年来国外媒体时不时拿“流浪浮标”事件炒作的原由之一

近些年,AIC仍时常会接收到沿海国意外捕获浮标、并要求帮助查明浮标所有者的电话与邮件;同时,也发现一些浮标尽管粘贴了“Argo浮标”标签,但根据浮标/传感器出厂编号或者利用的卫星通讯平台号,却无法查到相对应的WMO ID;经与相关国家的PI联系、沟通,发现标签是被“Argo计划浮标”所有者盗用或者骗用了。

显而易见,这种把“非Argo计划浮标”伪装成“Argo浮标”的做法,不但会对弄虚作假的所在国造成国家信誉和国际声誉的双重影响,而且还会给Argo计划的长远发展带来风险。早在2010年3月AST就曾做出决定,对一些“准Argo浮标”使用Argo标签进行限制,以及所有美国海军海洋局(NAVOCEANO)的浮标不得再用Argo标签

事实上,所有投放在海洋里的自动剖面浮标,只要使用了国外的定位和通讯卫星,或者装备了从国外引进的电子传感器,更不用说那些完全从国外引进的剖面浮标,一旦被渔民意外捕获并通知AIC,是李鬼还是李逵?终将会大白于天下。


直面海洋人生
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