本专题拟帮助广大热衷支持Argo事业及其长期关心、使用Argo资料的科技管理和科研工作者及时了解和掌握OneArgo计划的实施进展情况,特别是与自动剖面浮标技术发展及其观测数据质量有关的问题,进行跟踪述评,以促进OneArgo计划的顺利实施和建设的全球、全海深、多学科综合海洋观测网及其所获取的高质量物理海洋、生物地球化学环境要素数据,能够在我国海洋、气候和社会等科学领域的基础和应用研究中得到及时而又广泛的推广应用,希望能得到大家的青睐。
No. 07
全球海洋OneArgo计划实施进展热点追踪
进入本世纪以来,Argo数据已经成为描述和揭示次表层海洋中温度、盐度和压力分布的主要来源。这些长时间序列的、覆盖全球海洋的、高质量海洋环境要素数据,帮助科学家了解和认知海洋的物理状态及其随时间的变化过程,特别是在评估海洋热含量的年代际和年际变化趋势中发挥了重要作用;而一些深海Argo剖面,可以从海洋的次表层一直延伸到海底(约6,000米深层),这些数据将有助于科学家进一步了解海洋变暖和全球海洋内的海水运动;至于一些来自BGC Argo子任务的生物地球化学要素(如硝酸盐、叶绿素和溶解氧等)数据,则将帮助科学家监测和管理海洋资源、碳循环、海洋酸化和海洋水色等。
因此,海洋观测的全球覆盖是必不可少的。但Argo数据在全球变化中的广泛应用,还必须具有高精度和最小的系统误差。所以,Argo的首要任务是要继续致力于识别和纠正测量误差,特别是那些具有系统影响的测量误差。故Argo仍需依赖于国际GO-SHIP计划和其他水文测量手段提供的高质量船载CTD剖面数据,来提高浮标观测数据的准确度。
一份由国际Argo官方网站发布的统计图表,展示了各国科学家使用Argo数据进行广泛而又细致研究所取得的大量科研成果。这些源源不断、推陈出新的科学论文,让人们直观地看到了Argo数据受欢迎的热烈程度。
据不完全统计,早在1998-2012年的15年间,全球科学家发表的涉及Argo数据的论文数量已经达到了1251篇(图1)。
上图可见,2008年发表的论文数量才达到100篇,2年之后(2010年)却又翻了一番,接近222篇,到2012年已经超过了230篇。
这些论文主要发表在15种与海洋、气候和地球物理有关的国际学术刊物上,其中发表50篇以上的刊物有5种,分别是地球物理研究杂志、地球物理研究通讯、物理海洋学杂志、气候学杂志和大气与海洋技术杂志;且只有前2种刊物发表的论文数量超过了100篇(图2)。
来自世界上31个国家和地区(阿根廷、澳大利亚、巴西、加拿大、智利、中国、丹麦、裴济、法国、德国、希腊、印度、印度尼西亚、爱尔兰、意大利、日本、韩国、荷兰、新西兰、挪威、俄罗斯、沙特阿拉伯、南非、西班牙、瑞典、瑞士、台湾、土耳其、英国、乌克兰和美国等)的科学家,是这些论文的主要贡献者,其中贡献在100篇及以上的国家有5个,分别是美国、日本、中国(含台湾地区)、法国和英国等;美国最多,达到了350多篇(图3)。
然后,在10年后的2024年初,当我们在国际Argo官方网站上再次看到类似的统计结果时,不得不为Argo计划当初制定的“观测资料开放共享策略”拍手叫绝!
据网站给出的一组最新统计图表看到,在2002-2023年的20年间,各国科学家使用Argo数据研究发表的论文数量已经递增到了6269篇(图4),几乎是10年前的5倍多。而且,无论是统计的学术刊物种类(38种)、还是以论文作者为代表的国家数量(67个),都比10年前有了大幅增加。
年发表论文数量从100篇到300篇、再到500篇,大约花了11年、5年和6年时间;而且从2019-2023年的近5年间,每年发表论文数量均保持在500篇以上。
统计的38种学术刊物(图5)主要有:地球物理研究杂志、地球物理研究通讯、物理海洋学杂志、气候杂志、气候动力学、海洋科学、深海研究(Ⅰ)、遥感、海洋科学前沿、大气海洋技术学报、海洋模拟、海洋学进展、深海研究(Ⅱ)、海洋动力学、美国气象学会公报、海洋学杂志、海洋系统杂志、海洋学报、科学报告、全球生物地球化学循环、生物地球科学、遥感环境、自然通讯、海洋学业务期刊、海洋学、每月天气评论、地球系统建模进展杂志、海洋科学与工程杂志、大气科学进展、大陆架研究、海洋与湖沼学杂志、皇家气象学会季刊、大气和海洋动力学杂志、国际遥感杂志、自然地球科学杂志、地球科学模型开发、中国海洋与湖沼学报和大气-海洋等。
上图可见,大约有5种刊物发表的论文数量超过了200篇。其中发表在《地球物理研究杂志》上的论文数量最多,达到了1,000篇;比位于第二名的《地球物理研究通讯》,还要多出一半(500篇)以上。
统计的论文作者来自67个国家,其中排名前12位的国家(论文数量超过100篇)为:美国、中国、法国、日本、英国、印度、澳大利亚、德国、意大利、加拿大、西班牙和俄罗斯(图6)。
上图可见,由美国和中国科学家发表的论文数量遥遥领先于其它10个国家,其中美国最多,达到了1,680多篇(图3),名列第一;中国其次,论文数量超过了1,300篇。
其他55个国家(排名不分先后)为:安哥拉、阿根廷、奥地利、孟加拉国、巴巴多斯、比利时、巴西、保加利亚、智利、哥伦比亚、科特廸亚、克罗地亚、塞浦路斯、丹麦、埃及、爱沙尼亚、法罗群岛、裴济、芬兰、希腊、印度尼西亚、伊朗、伊拉克、爱尔兰、以色列、韩国、黎巴嫩、马来西亚、毛里求斯、墨西哥、摩洛哥、荷兰、新西兰、挪威、阿曼、巴基斯坦、秘鲁、波兰、葡萄牙、卡塔尔、罗马尼亚、沙特阿拉伯、塞内加尔、新加坡、南非、斯里兰卡、瑞典、瑞士、坦桑尼亚、泰国、突尼斯、土耳其、乌克兰、阿拉伯联合酋长国和越南等(图7)。
值得指出的是,早期与近期论文数量的起始统计年份有所不同,早期始自1998年,而近期却是2002年。经查阅相关统计结果,1999-2001年期间发表的论文数量约有28篇。其实,国际Argo官方早期统计论文数量的起始年份,可以追溯到1991年。考虑到早期发表的论文主要涉及自动剖面浮标研制及其浮标观测网设计等,同时为了着重体现各国科学家直接利用Argo数据研究、发表论文的影响力及其重要意义,所以近期统计论文数量的起始年份认定为2002年。
此外,还需说明的是,以Argo为次要数据来源(包括模型输出和再分析数据产品、剖面集成产品、网格化数据产品等)的论文,涉及的领域更广,一来难以准确判断与收集,二来这样的论文数量可谓数不胜数,所以也就没有统计在内。
Argo官方网站曾将Argo出版物细分为如下8种类型,即:1)Argo参考书目;2)生物地球化学Argo任务参考书目;3)深海Argo任务参考书目;4)Argo媒体出版物;5)博士论文引用;6)Argo宣传册;7)Argo通讯和8)Argo设计论文。所有Argo出版物的完整清单保存在国际Argo官方网站(https://argo.ucsd.edu/outreach/publications/bibliography/)上,感兴趣的读者可以随时访问、查阅。
其中,历年(2002-2023年)各国科学家利用BGC Argo数据发表的论文数量达587篇(图8)。
此外,历年(2002-2023年)各国学者利用Argo数据研究、撰写的博士学位论文数量达451篇(图9)。
由于各国的博士学位论文,远不如公开学术刊物那样容易收集、统计,为此,Argo官方网站特别提醒广大学者、读者,“如果你知道有博士论文缺失的,请发送argo@ucsd.edu引文邮箱,以便尽可能完善统计信息,提升统计结果的准确性。”
全球Argo实时海洋观测网正以前所未有的规模和速度,源源不断地为国际社会提供全球海洋深达2,000米、甚至6,000米水深的温、盐度剖面资料和全球范围的海流资料,以及观测密度相对稀疏的生物地球化学要素剖面资料;每天收集的观测剖面数量在400条左右,每年可以提供多达10万条以上(约12-14万条)的观测剖面;过去20多年间,已经累计提供了多达280万条剖面数据。
Argo数据,不仅可以让科学家更好地认知和掌握海平面上升、海洋热含量与变暖、海洋环流与水循环等发生在全球的海洋现象及其它们的演变过程和变化规律;还可以确定调节生物地球化学循环的物理过程,对于改进气候模型同样十分必要。同时,考虑到海洋在吸收大气二氧化碳方面的关键作用,通过全球BGC Argo观测网收集的剖面数据,还可以使科学家有能力更好地约束未来的气候预测等。
Argo数据,使本来不可能做的许多科学研究工作和业务预测预报活动成为可能,正在有效地改变着人们对海洋和气候等自然环境问题的认知,并在科学研究和社会经济发展中起着越来越重要的作用。