监测全球海洋的“利器”

阿尔戈,这个来自于西方20世纪末的“海外来客”,曾一度惊动了国务院和浙江省政协等高层领导。美国前任总统克林顿对其也是备加呵护,曾许诺拨款1200万美元给予重点支持;日本政府亦不甘示弱,除巨额拨款外,还把其列为“国家新千年计划”;英国、德国、法国和加拿大等国也纷纷效仿,对“阿尔戈”表现出情有独钟。就连太平洋岛国斐济、瑙鲁、基里巴斯、巴布亚新几内亚、新喀里多尼亚、萨摩亚和马绍尔群岛等国政府也纷纷表示,虽然财力有限,不能对“阿尔戈”直接给予资金支持,但愿以其他形式支持“阿尔戈”的组织实施。那么,“阿尔戈”究竟是何许人也,或是什么神秘利器,值得世界各国如此兴师动众。让我们揭开它的神秘面纱来探个究竟吧。

“阿尔戈”是英语“Argo”一字的音译,而Argo又是英文“Array for Real-time Geostrophic Oceanography”的缩写,其中文含义为“地转海洋学实时观测阵”。它如同陆地上有许许多多的气象站组成的天气观测网一样,“阿尔戈”是在海洋上建立的海洋观测网的代称。此外,“阿尔戈”这一命名,还体现了海洋观测网与由美国和法国联合发射的新一代“杰森”(Jason)卫星高度计之间的特殊关系 。传说“阿尔戈”(Argo)是希腊神话中的一艘神船,那些称呼“杰森”(Jason)的勇士们乘上这艘神船无往不胜,完成了其史诗般的海上航行。现在人们用“阿尔戈”和“杰森”来比喻海洋观测网与卫星高度计之间的相互关系,强调“杰森”卫星高度计需要先进的“阿尔戈”海洋观测网的配合才能成功完成它的历史使命。那么,这又是一个什么样的使命呢?

也许你曾听说过“厄尔尼诺”(El-Nino)和“拉尼娜”(La-Nina)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事件的发生。可见,厄尔尼诺和拉尼娜都会对全球气候产生巨大的影响。为了预测此种现象,一些国家于1994年在赤道太平洋上建立了一个“热带大气海洋观测网(TAO)”。这个观测网提供的数据使得美国科学家成功地提前6个月预报了1997/1998年发生的厄尔尼诺现象,仅加里福尼亚州就避免了近10亿美元的经济损失。这一年里,我国长江发生了1954年以来的又一次全流域大洪水,东北的嫩江、松花江也发生了百年不遇的特大洪水,使国家和人民生命财产遭受到了巨大的损失。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他的反常现象(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。而要预报这些现象,仅有一张局地的海洋观测网显然满足不了对全球气候变化预报的需求,西方国家曾投资近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。为此,人们意识到,只有建立起空中和海上的立体观测网,才能同步获得大气和海洋变化的信息,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。

然而,在面积巨大(占全球的70%)、环境恶劣的海洋上,要想建立像陆地上一样的定点观测站谈何容易。为观测厄尔尼诺现象而建立的那张海洋观测网,只在赤道太平洋海域布置了69个锚碇在海底的观测浮标。尽管这是人类有史以来在海洋上建立的规模最大的一张定点观测网,但其浮标数量不足百个,观测层次也十分稀疏,况且它们的维护经费又相当昂贵,难以像陆地上的气象观测站一样长期存在。对于全球海洋而言,该观测网也仅覆盖了一个很小的区域。因此,应运而生的想法是在全球海洋上每隔300公里投放一个通过卫星定位和通讯的漂流式自动剖面测量浮标,编织一张至少由3000个浮标组成的“阿尔戈”海洋观测网。

目前,该观测网正以每4分钟一条剖面的惊人速度提供来自深海大洋(从海面到2000米水深)中的温、盐度信息,相当于每天可提供360条剖面。止201210月底,“阿尔戈”观测网已经收集到了具有象征意义的第100万条观测剖面。自从19世纪末深海海洋学诞生以来,海洋调查船在过去的一百多年期间从全球深海大洋中也只得到了约50万条0-1000水深范围和20万条0-2000水深范围内的温盐度剖面。然而,“阿尔戈”观测网仅仅用了短短的10年时间。

这些源源不断的“阿尔戈”次表层海洋观测资料与由“杰森”卫星高度计获取的全球海洋表面观测资料一起,正在为人们深入了解海洋过程,揭示海-气相互作用机理,提高对诸如厄尔尼诺和拉尼娜现象等的预报水平,以及在改进季节性气候预报和加深对台风活动的认识等方面起着关键性作用,也必将会使得海-气耦合预报模式随着对海洋认识的加深而取得更大进展。而这些进展,在“阿尔戈”观测网实施之前只能是梦想。

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