(转帖)我们行星的金羊毛—ARGO计划简说

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序言

2006年开始之日,也是阿尔戈(ARGO)计划第一阶段结束之时。万里长征走了一半,兹以本文纪念和回顾这一宏伟设想成为现实的最初脚步,庆祝阶段性的成功。

在泰国外海的印度洋里,一艘豪华游轮仪态万方地滑行在水面上,划破直达天际的蓝色琉璃。左舷,太阳正穿出海平面上的一抹轻云,缓缓升起。游客们通夜狂欢之后,仍然沉浸在深沉的睡眠中。

一个早起的小男孩,偷偷爬上了船头,他探头到船舷外,沿着左侧的锚链望下去。正好看到船头破开海面掀起的浪花水沫,在晨光的照耀下,带起一道短短的彩虹。这是小男孩的新发现,是船头向阳一侧的特殊景观。船头属于游客禁入区域,船员看到小孩进来。可是要骂的。

小男孩抬起头看向船头的方向,却突然看到了一件怪事。

一个头上顶一根朝天小辫的黄色氧气瓶突然跃出水面,起伏几次之后,竖立在水面上,瓶身上涂着四个黑色的大写字母:ARGO。

兴奋的男孩冲进房舱,分享这个新奇事件,等到他拖着睡眼惺忪的父亲回到船舷边,那个氧气瓶一样的东西已经沉入海中,连它激起的的涟漪也已经被微风和邮轮的尾流熨平。大海恢复了平静。

小家伙看不到的,是这个氧气瓶在浮上水面的短短几分钟内,已经通过头上的天线,发送出了大量的数据。与此同时,在离地400多公里的黑暗太空里,一颗卫星收到了这些数据,不动声色地把它们记录下来,在下次经过法国上空时,卫星将会把这些数据发送给地面站。

这就是ARGO浮标,它将沉回2000米水深的海里,并在10天后在另一个地点重新浮出水面,发送另一组数据。



它是全球3000个ARGO浮标中的一个,这些浮标沉沉浮浮,不知疲倦地监测着海洋的细微变化,倾听着海洋深处的每一声脉搏。


一、海洋科学研究的大趋势


20世纪是国家形态的黄金时代,大概也是人类历史上最后的大疯狂时代。在民族、国家、意识形态等等的大义名分下,人类自相残杀,并不断完善着自相残杀的技术和工具,人们管这个叫做战争的艺术。

然而,大自然可不管什么意识形态之类的东西,它用灾难让人类认识到自身分裂的愚昧。在印度洋海啸中,不管是斯里兰卡政府军还是猛虎组织,它都一律荡平;在席卷太平洋的厄尔尼诺和拉尼娜灾难中,它并不区分美国和古巴国旗的颜色;在台风横扫台湾和浙江福建的时候,它也不管什么蓝绿红党。

20世纪末,人类慢慢认识到,他们必须守望互助,才能逃避共同的灾难。

每个人都知道,地球其实是个水球,70%的地球表面被海水覆盖。这样一来,研究海洋的科学,就和气象学、地质学一样,成为一门行星科学。借助各种手段,取得海量全面的实时数据,研究和发现全球性的规律,预报和规避灾难,成了这门科学的一个新特点。

海洋的意义,不但在于它对于生物进化的速度和方式有巨大影响,对于文明的分布发展有巨大影响,更重要的,是它对大气环流有着决定性的影响,大部分的大尺度气象变化,其根源都在海洋。地质学证据还说明,海洋的变化很可能决定着长周期气候变化。

然而,大洋没有国界,海水没有护照,它的流动也不需要签证。再大的国家,面对海洋也是渺小的。要研究海洋,必须把全人类团结起来才行。

变革的时代已经到来。国家、民族,宗教,不管出于什么理由,你没有权利为了自己忽视和损害全人类的利益。国家至上等等的理念已经过时,在这个世界上,没有什么比抱住过去不放更为乌托邦的了。

1994年生效的《联合国海洋法公约》,是一个划时代的文件。这个文件之所以了不起,是因为它把海洋定义成人类共同继承的财产,并奠定了处理这种财产的三个基本原则:

1、 发展:为了全人类的利益,应该更好地发展和使用海洋;

2、 保护:必须考虑到未来人类的利益,为子孙后代保留它;

3、 和平:人类的共同财产是为造福全人类而保留,必须和平使用。

这是一种新的世界观。

既发展,又保护,这就是可持续发展原则。和平,则与裁军密不可分。今后的国际纲领性文件和多边条约,估计都会以这三件事为核心,那就是经济、环境和军事。

1992年,在巴西里约热内卢召开了“联合国环境与发展大会”,发表了《21世纪议程》。

1994年,《联合国海洋法公约》生效,确立了国际海底的开发原则和章程。

1994年,《联合国气候变化框架公约》生效。1997年出台了《联合国气候变化框架公约京都议定书》。

2002年,在南非约翰内斯堡,召开了“可持续发展问题世界首脑会议”,重申了对海洋的可持续利用,呼吁开发全球海洋观测系统,执行国际性海洋观测计划。

冷战的遗产也开始为和平目的服务。在海洋科学方面,民用科学家已经开始在北极海冰层下使用核潜艇开展研究工作;美国海军的水下声纳监视系统(SOSUS)被用来监测地震和监听鲸鱼之间的交谈;用于探测潜艇的海洋气候声学测温技术(ATOC)重归原来的正经用途,用于远距离探测水温和气候变化。

这里边,最有雄心的,是ARGO计划。



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序言

2006年开始之日,也是阿尔戈(ARGO)计划第一阶段结束之时。万里长征走了一半,兹以本文纪念和回顾这一宏伟设想成为现实的最初脚步,庆祝阶段性的成功。

在泰国外海的印度洋里,一艘豪华游轮仪态万方地滑行在水面上,划破直达天际的蓝色琉璃。左舷,太阳正穿出海平面上的一抹轻云,缓缓升起。游客们通夜狂欢之后,仍然沉浸在深沉的睡眠中。

一个早起的小男孩,偷偷爬上了船头,他探头到船舷外,沿着左侧的锚链望下去。正好看到船头破开海面掀起的浪花水沫,在晨光的照耀下,带起一道短短的彩虹。这是小男孩的新发现,是船头向阳一侧的特殊景观。船头属于游客禁入区域,船员看到小孩进来。可是要骂的。

小男孩抬起头看向船头的方向,却突然看到了一件怪事。

一个头上顶一根朝天小辫的黄色氧气瓶突然跃出水面,起伏几次之后,竖立在水面上,瓶身上涂着四个黑色的大写字母:ARGO。

兴奋的男孩冲进房舱,分享这个新奇事件,等到他拖着睡眼惺忪的父亲回到船舷边,那个氧气瓶一样的东西已经沉入海中,连它激起的的涟漪也已经被微风和邮轮的尾流熨平。大海恢复了平静。

小家伙看不到的,是这个氧气瓶在浮上水面的短短几分钟内,已经通过头上的天线,发送出了大量的数据。与此同时,在离地400多公里的黑暗太空里,一颗卫星收到了这些数据,不动声色地把它们记录下来,在下次经过法国上空时,卫星将会把这些数据发送给地面站。

这就是ARGO浮标,它将沉回2000米水深的海里,并在10天后在另一个地点重新浮出水面,发送另一组数据。



它是全球3000个ARGO浮标中的一个,这些浮标沉沉浮浮,不知疲倦地监测着海洋的细微变化,倾听着海洋深处的每一声脉搏。


一、海洋科学研究的大趋势


20世纪是国家形态的黄金时代,大概也是人类历史上最后的大疯狂时代。在民族、国家、意识形态等等的大义名分下,人类自相残杀,并不断完善着自相残杀的技术和工具,人们管这个叫做战争的艺术。

然而,大自然可不管什么意识形态之类的东西,它用灾难让人类认识到自身分裂的愚昧。在印度洋海啸中,不管是斯里兰卡政府军还是猛虎组织,它都一律荡平;在席卷太平洋的厄尔尼诺和拉尼娜灾难中,它并不区分美国和古巴国旗的颜色;在台风横扫台湾和浙江福建的时候,它也不管什么蓝绿红党。

20世纪末,人类慢慢认识到,他们必须守望互助,才能逃避共同的灾难。

每个人都知道,地球其实是个水球,70%的地球表面被海水覆盖。这样一来,研究海洋的科学,就和气象学、地质学一样,成为一门行星科学。借助各种手段,取得海量全面的实时数据,研究和发现全球性的规律,预报和规避灾难,成了这门科学的一个新特点。

海洋的意义,不但在于它对于生物进化的速度和方式有巨大影响,对于文明的分布发展有巨大影响,更重要的,是它对大气环流有着决定性的影响,大部分的大尺度气象变化,其根源都在海洋。地质学证据还说明,海洋的变化很可能决定着长周期气候变化。

然而,大洋没有国界,海水没有护照,它的流动也不需要签证。再大的国家,面对海洋也是渺小的。要研究海洋,必须把全人类团结起来才行。

变革的时代已经到来。国家、民族,宗教,不管出于什么理由,你没有权利为了自己忽视和损害全人类的利益。国家至上等等的理念已经过时,在这个世界上,没有什么比抱住过去不放更为乌托邦的了。

1994年生效的《联合国海洋法公约》,是一个划时代的文件。这个文件之所以了不起,是因为它把海洋定义成人类共同继承的财产,并奠定了处理这种财产的三个基本原则:

1、 发展:为了全人类的利益,应该更好地发展和使用海洋;

2、 保护:必须考虑到未来人类的利益,为子孙后代保留它;

3、 和平:人类的共同财产是为造福全人类而保留,必须和平使用。

这是一种新的世界观。

既发展,又保护,这就是可持续发展原则。和平,则与裁军密不可分。今后的国际纲领性文件和多边条约,估计都会以这三件事为核心,那就是经济、环境和军事。

1992年,在巴西里约热内卢召开了“联合国环境与发展大会”,发表了《21世纪议程》。

1994年,《联合国海洋法公约》生效,确立了国际海底的开发原则和章程。

1994年,《联合国气候变化框架公约》生效。1997年出台了《联合国气候变化框架公约京都议定书》。

2002年,在南非约翰内斯堡,召开了“可持续发展问题世界首脑会议”,重申了对海洋的可持续利用,呼吁开发全球海洋观测系统,执行国际性海洋观测计划。

冷战的遗产也开始为和平目的服务。在海洋科学方面,民用科学家已经开始在北极海冰层下使用核潜艇开展研究工作;美国海军的水下声纳监视系统(SOSUS)被用来监测地震和监听鲸鱼之间的交谈;用于探测潜艇的海洋气候声学测温技术(ATOC)重归原来的正经用途,用于远距离探测水温和气候变化。

这里边,最有雄心的,是ARGO计划。

二、为什么要搞ARGO ?


1998年,中国江淮流域洪涝成灾,大批军队参加抗洪斗争,成了这一年的新闻热点。可是,这一年的洪涝为什么会发生?科学家们有没有预见到呢?话题就要从厄尔尼诺说起。

厄尔尼诺(Ei Nino)是西班牙语里面“圣婴”的意思。厄尔尼诺现象,指的是赤道太平洋东侧水温大面积上升的一种现象。

赤道太平洋这个地方,是个东风压倒西风的世界,这里的东风不但力道足,也稳定,所以叫做“信风”。信风是帆船时代航海家的最爱,可以把他们从中美洲一直送到印度尼西亚。同时送往西方的,还有东太平洋温暖的海水。(大家注意了!西赤道太平洋温暖的海水,既有温度又有水汽,这可也是台风的最爱啊。)要送去多少温暖海水呢?在信风的吹送顶托下,赤道太平洋西侧的海面,要比东侧高出将近半米的样子。

不知道为什么,信风每过几年就会怠工一次,风速减小几个月。风小了,暖水送不到西方,留在东方,东太平洋的海面温度就会升高那么半摄氏度左右。这就叫做厄尔尼诺现象。



图上那个大红舌头,就是1997/1998年厄尔尼诺的异常升温现象。

东太平洋有点轻微低热,发烧了,温度升高了这么半度,有什么大了不起呢?结果却是了不起极了:

热带东太平洋海温升高,水汽就多,首先会导致中、东太平洋及南美太平洋沿岸国家异常多雨,甚至引起洪涝灾害;同时,热带西太平洋降水减少,水汽减少,造成印度尼西亚、澳大利亚严重干旱。厄尔尼诺还会引起非洲东南部和巴西东北部的干旱,加拿大西部和美国北部暖冬,以及美国南部冬季潮湿多雨。

对于我国,厄尔尼诺一来,就会出现暖冬凉夏;北方少雨干旱,南方洪涝成灾。

此外,厄尔尼诺一来,西太平洋暖水不足,袭击我国的台风就会减少。但东太平洋暖水充足,东北太平洋飓风就会增加,美国就遭殃。

1998年,就出现了这么一幕。厄尔尼诺圣婴一到,墨西哥西海岸飓风又猛又多;东非暴雨如注;印度尼西亚持续干旱,森林大火;中国北方旱灾,南方大洪水。这次厄尔尼诺带给全球经济的损失高达300多亿美元。

信风怠工带来了圣婴,也带来了巨大损失。大概是出于内疚,每次厄尔尼诺现象之后,信风都会加紧工作,猛吹那么几个月,来补偿自己的失误,这就带来另一个现象,叫做拉尼娜(La Nina,小女孩的意思)。

拉尼娜小姑娘一到,一切都反过来了。北旱南涝变成北涝南旱,结果又是一场灾难。

为了准确预报这一对捣蛋的小男孩小女孩什么时候到来,美国科学家一怒之下,沿着赤道布下了棋盘大阵,在赤道两侧设立了69个锚碇ATLAS浮标组成的自动观测站阵列。



这个11列大阵的名字叫TAO。是“热带大气海洋观测网阵列”(Tropical Atmosphere Ocean array)的缩写。

靠着这个大阵提供的数据,美国海洋学家提前6个月预报了前边说的1997/1998年厄尔尼诺现象,为美国减少灾害损失达100亿美元,单单在加州,就减灾达10亿美元。

尝到了甜头,就扩大规模吧?且慢!这个大阵有着天然的缺陷。

一来,它所用的阿特拉斯浮标是要锚泊定位的,水太深了不行。锚链够不到底,就没法定位。也就是说,这个方法不能用于深海大洋。

二来,它只能测量海洋表层数据,对深层数据无能为力。也就是说,如果海洋是一个病人,TAO探测的是皮肤数据,身体内部发生着什么事?它就搞不清楚了。

然而,海洋不是地球的一张皮,它是平均深度几千米的巨大水体。海洋深处发生的事情,才有着决定性意义。大洋深处的温度盐度变化,热量和物质的输送,决定着大洋表层的状态,并通过海洋表层,影响着大气环流。

这样,想办法探测海洋内部的剖面数据,取得海洋的立体解剖图,就变得十分重要了。

另外一个方面,就是为了准确解释和充分利用卫星探测的数据,也需要了解海洋内部的情况。

卫星探测,特别是卫星高度计的使用,带来了很多很有意思的成果。比如说,它在南极绕极波的发现上,就居功甚伟。但是没有海洋中上层的相关数据,还是没有办法很好解释卫星高度计的测量成果。

这里值得岔开一句,谈一谈卫星高度计在海洋研究中的作用和南极绕极波。

虽然我们说海平如镜,可是因为风、地球自转,月球引力,重力、海水密度等原因的作用,海面并不是平的,经常有高低不平的情况出现。研究海面高度的分布和变化规律,也可以反推出很多有意思和有用的结论。这就有了卫星高度计。

卫星高度计通过一个极窄波段的雷达,向下发射信号,接收回波,测量高差,测量的精度,可以达到2厘米左右。



卫星那么高,所谓高瞻远瞩,视野宽广,又看得这么仔细,就可以发现一些以前发现不了的东西。比如一些波长极长又很矮的波浪。有些波不到两米高,波峰和波峰之间却有1000公里那么远,要是没有卫星,根本就发现不了。有了卫星,凭借它带来的海量数据,这种藏在风浪噪音幕后的长波就无所遁形了。

比方说,我们都知道南极周围有所谓“南极绕极流”(ACC)。这是地球上唯一一条完全沿着纬线流动的海流,它沿着一条长达21000公里的圆圈轨道,自西向东,围着南极绕圈。

这条海流有两个大作用。一个是它是个物质运输通道,在太平洋、印度洋、大西洋之间,把各种东西搬来搬去;另一个是它形成了一道无形的城墙,把南极的冷水封锁住,不让它们往北流,也不让北边来的暖水往南去,这样就维持了南极冰天雪地的风光。

这个海流的流动似乎有一种奇特的韵律,海洋学家一直在研究,但是直到卫星高度计出马,最近几年才解开了这个谜题。原来在这个海流流域,有一个绕着南极自西向东的波浪在滚滚向前,这个波浪的周期长达4-5年,每8-10年才能够围绕南极转一圈。这就是“南极绕极波”(ACW)。这个波的北缘,可以达到新西兰。

为了研究海洋内部的情况,许多国家合作,从1990年起,历时8年,对全球海洋进行了全面调查,称为“世界海洋环流试验”(WOCE),一共收集了100年来两万条温盐度剖面的数据。

可是,历史数据的综合不能反映现在的情况,我们需要实时的海洋立体数据。才能够预测未来。

怎么办呢?

为了预报气象,我们建立了许多地面气象站。为了了解几千米高空中发生的事情,我们每天都要放飞无线电探空气球,这些气球一边飞升,一边向我们报告各个高度层的数据。

那么,对于海洋,我们就可以反着来,在海面上建立固定的监测站(这个难度很大,大部分地方根本固定不住)。向海洋里投放大量自动沉浮的浮标,这些浮标在下沉或者上升的过程中,就对一个垂直剖面进行一次连续的测量。

这就是ARGO浮标。
三、ARGO是什么?

ARGO是英文“Array for Real-time Geostrophic Oceanography”的缩写,中文含义为“地转海洋学实时观测阵”。

1998年,美国和日本等国家的大气、海洋科学家,在以前工作的基础上,推出一个全球性的海洋观测计划,利用最新的海洋技术组合(如ARGO剖面浮标、卫星高度计和数据处理技术等),建立一个实时的、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。它所取得的数据供全世界各参加国共享。



你看图上密密麻麻,都是浮标,大洋的脉搏,再也无法遁形了。

ARGO计划的目的有三个:

1、ARGO测的虽然是实时数据,眼光可是放得很远。它的主要使命是观测海洋中从年际到十年间的长期变化,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,比如海洋的结构、环流、质量和热、盐平衡等。

2、模拟和同化。天气和海洋预报需要建立一个模式,这个模式在预报具体的事件(比如台风)的时候,需要建立一个初始场,然后模拟演进推算。初始场所需要的数据可能是用五花八门的方法取得的,数量太少了不行,也不能够拿来就用,需要统一一下口径什么的,使得它们可以用在一起,这个过程就叫数据同化。ARGO可以获得海量的实时观测数据,为数据同化建立一个前所未有的庞大数据库,这就可以对预报模式进行初始化。经受过新一代全球海洋和耦合模式的连续性测试之后,我们梦想中的实时全球海洋业务预报就有可能变为现实。

数据同化是个大话题了,俺不是很内行。大家有兴趣的话,可以去看一个叫做“星月同化”的网站(http://csliu.anyp.cn)。

3、与卫星高度计协同,通过两种测量系统间的互补性和配合使用,更精确地评估海洋状态。

按照计划,参与观测的各个国家从2000年开始,到2005年底,在全球大洋中布放3000个卫星跟踪浮标,共同组成一个全球海洋观测网。大致上是每隔三个经纬度投放一个浮标,但是由于观测网的核心部分--卫星高度计技术上的要求,高纬度上布设的要密集一些。

每个测点都有一个ARGO浮标(自律式拉格朗日环流剖面观测浮标)。它的工作模式大致上是这样的:

被投放之后,浮标会自动潜入2000米的深度,在那里随着洋流漂浮。每隔10天左右,它会缓缓上浮,沿途测量温度盐度等各种剖面实时观测数据,浮出水面后,报告自己的ID号和位置,并自动发送这些数据。然后再沉回深海。把它每次浮上海面的位置和时间记录下来,就可以很方便地算出2000米深处洋流的走向和速度。



整个ARGO网,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。也就是说,原来的“世界海洋环流试验”(WOCE)所收集的,海洋学家100年干的活,ARGO网两个月就可以干完。

这么海量的数据源源而来,海洋学家一下就成了暴发户了。

话说到这里,大家不觉得ARGO这个名字很熟悉吗?

对了,希腊神话里有个金羊毛的故事,寻找金羊毛的英雄们所乘坐的那条华丽的战船,名字就叫做ARGO。这条船后来荣升天界,南天上的南船星座就是它了。

乘坐阿尔戈号寻找金羊毛的英雄们,那可是一支梦之队。

根据神话记载,著名的英雄赫拉克勒斯只配掌管前舱,阿喀琉斯的父亲珀琉斯和埃阿斯的父亲忒拉蒙负责后舱;提费斯掌舵,眼力敏锐的林扣斯为领港员;宙斯的儿子卡斯托耳和波吕丢刻斯只是水手;杀死卡吕冬野猪的墨勒阿革洛斯,天才的歌手俄耳甫斯,后来当了雅典国王的忒修斯,海神波塞冬的儿子奥宇弗莫斯和小埃阿斯的父亲俄琉斯,在这条船上只不过是普通战士而已。

ARGO浮标,它的制造难度和工作环境之恶劣,要求之高,难以想象,却完全配得上金羊毛英雄的身份。这个浮标的身价也不低,尽管号称廉价,那是跟调查船和锚碇是浮标相对而言,每个浮标的价格,大约是20万人民币。

大致上说,ARGO浮标靠一个可以充油让它变大变小的皮囊来沉沉浮浮。依靠它自己的计算机,配备上各种传感器以后,它就能够智能化地完成控制下潜深度、水下停留时间、上浮、剖面参数测量、水面停留和数据传输,以及再次下潜这些个工作,实现浮标的自动沉浮、测量和数据传输。所以,这其实是个专用的水下机器人。它的设计寿命为三到五年,每10天左右沉浮一次,工作深度达到2000米。也就是说,在这三到五年的孤独漂泊中,它必须能够耐受2000米水深的压力;自己的电源必须够用;所有机件工作可靠;测量仪器不需要重新标定;这个要求够吓人的了吧。





目前,我们用的ARGO浮标还都是进口的,天津的海洋技术中心在研制这个东西,国产化工作大概做得差不多,也许不久我们就有自己产的浮标了。

ARGO浮标的投放很容易,事先标定好之后,只要扔到预定海域就行。可以空投,可以由专业考察船布设,也可以请过路商船捎带过去扔在那里。

ARGO浮标的数据发送给谁呢?当然是金羊毛英雄的领导者啦。接收并转发数据的卫星,是美国国家航天局(NASA)和法国国家空间中心(CNES)联合发射的新一代卫星高度计,它的名字叫做杰森卫星高度计(Jason)。用希腊读法,这不是别人,正是伊阿宋。那个领导金羊毛行动,赢得美人却又因为花心被老婆害死的倒霉英雄。

伊阿宋率领着众英雄夺取金羊毛,卫星高度计率领着众多高科技浮标探求海洋深处的秘密。



也许,我们行星的金羊毛,就静静地躺在海洋深处,等待着我们派出的使者去探寻。



四、实施情况


到2005年年底,全球已经有22个国家或团体投放了3075个ARGO浮标,其中2041个工作正常,还有1000个浮标因为电池失效、标定不准等原因未能正常工作。预计到今年年底或2007年,就会达到3000个浮标同时正常工作的目标。

这2000个有效浮标中,美国投下了1049个,占了51%,日本300个,排在第二位。印度75个,排第七。韩国51个,排第九。

我国计划到2005年投放100至150个浮标,实际投放了29个浮标,其中10个正常工作,仅相当于韩国的五分之一,日本的三十分之一,排在第十一位。不工作的那些浮标中,有三个被菲律宾渔民捞跑了,有一个回收了。2005年一年中,因为缺乏经费,我国没有再投放新的浮标。



(图为我国Slide #1—5900019号浮标的漂移轨迹,温度和盐度剖面序列图)

这些浮标所提供的测量数据,由法国地面站接收后提供给参与计划的各个国家共享,我国由国家海洋局第二海洋研究所的ARGO实时资料中心负责整理并进行质量控制,向国内外用户免费分发。这项工作的首席科学家是许建平研究员。
五、 科学和国界--我国的参与和相关的问题

科学无国界,可是科学家却有国籍,他们的行为不可避免地要打上本国的烙印。科学经费来自国家,用途和使用重点也就不可避免地要盖上国家利益的图章。

举个例子,除了美国,大部分参加ARGO的国家都只对自己家门口感兴趣,浮标多数投放在北半球,南半球只有美国和澳大利亚投放。然而南大洋是连续大洋,面积广大,海洋学意义特别重大,于是ARGO专家组不得不呼吁大家自觉一点,拿出一点奉献精神,也往南大洋扔几个,可惜应者寥寥。这就是国家利益在作怪了。

中国原来是不准备参加ARGO计划的。主要的理由,一个是觉得没必要,另一个是怕在数据分享过程中被外国人占了便宜,主要是怕在南海被占便宜。但是在苏纪兰院士的大力呼吁和许建平研究员的奔走下,基本打消了顾虑,参与了这一计划。但是执行的过程中,也还是有些三心二意。

究其根本,我国不是一个真正的海洋国家,整个国家还没有认识到大洋资料对我们的重要性。甚至海洋研究人员,也多数是研究沿海问题,很少有人研究大洋。

另一个方面,我们害怕海洋权益受侵犯。比方说,国家权益所及的海域中,科研活动需要事先通报,科研数据必须交给主权国家审查。万一别人的浮标飘到我们专属经济区甚至领海里来了呢?那它取得的数据不就都向全世界公开了吗?

第三个方面,我们历史上不习惯于和别人分享数据,特别是觉得我们跟大洋关系不大,这些数据自己用不起来,美国人整天在大洋上晃悠,这些数据他们倒是有用,我们何必买了鞭炮给别人放呢?

可惜国际惯例并不如此,国际性的研究,多数遵循共同参与,资料共享的原则。不劳动者不得食。以监测厄尔尼诺现象为主要任务的热带大气海洋观测网(TAO),就是因为中国没有参与施放浮标,其数据资料长达十年不向中国开放,形成了事实上的学术封锁。

按照国际惯例,别国在公海投放测量浮标,如果未来会飘流进某国专属经济区,投放者并不需要通知主权国。在主权国家的主权海域投放浮标是需要取得同意的,但是美国投放抛弃式测量浮标的时候从来也不会通知别人,有些国家甚至根本不知道他干了些什么。

这次中国几经考虑,还是参加了ARGO计划,总算踏进了分享数据的队伍。进去了,不但可以分享数据成果,还可以在标准和规则方面施加影响,比起我们的投入来说,收获大得简直不成比例。

当然了,海洋利益是美国利益的大头,它也是这个计划的主要获利者,所以它拼命推动。人家聪明,我们也不傻,在参加这个国际合作计划的时候也耍了一些小心眼。

比方说,为了让各国的合作更有效率,防止重复劳动,ARGO计划要求各国一般不要在别国已经布设ARGO浮标的区域布设浮标。这样一来,中国就赶紧跑到日本和菲律宾家门口去布了一大堆,弄得他们只好往外布。



(我国浮标位置图)

话又说回来,从图上看得出,中国布设浮标的两个区域,正好是我国军舰前出至太平洋和印度洋的咽喉区域,把这一带的水文资料弄清楚,意义之重大,不问可知。

新的世纪是全球合作的世纪,可是合作之中又有竞争。海洋数据的获取,将会是国际竞争的重要内容。

从图上也可以看出,我国一直没有在南中国海投放浮标,在台湾以东也是寥寥无几。(美国在南中国海海域一直在投放类似ARGO的浮标,以获取海洋基本参数,但是那不属于ARGO计划,我们看不到资料。)到了2005年,因为经费短缺,我国干脆停止了投放浮标的工作。可是就在2005年第一季度,美国海军使用C-130飞机,在台湾以东至日本以南海域投放了7个ARGO浮标。





这是美国海军在这一区域投放的第四批浮标,累计已达21个。这些浮标可以自动获取海水密度、声速、海流等水文环境要素资料,为潜艇和水面舰艇提供本海区水体温盐度及声速场结构和锋面、涡旋、跃层等等的分布和变化规律。这一海区是我国海军前出至太平洋的门户地区,中上层海洋数据对潜艇的活动尤其有着重要意义,而我们对这一至关重要的海区还是懵然无知。

有一个好的信号,近期,总参气象水文中心主任李自强跑到中国ARGO实时资料中心参观考察了一大圈,这也许意味着一些新的变化。

回到最初的主题,尽管大家各怀心事,但是共同的压力和前景还是会把各国团结起来。

共同的灾难已经成为人类守望互助的驱动力,科学会成为未来人类大同的钥匙吗?

我们拭目以待。
Argos计划中国分部负责人,我国著名海洋学家 许建平先生对此文的重要更正

本文经许建平先生审阅后,提出更正意见如下:

1、关于TAO热带海洋观测浮标的缺陷:这些浮标可以取得深层数据,只不过不是实时的。表层数据可以实时取得,深层数据每年一次。这些浮标的缺陷主要是代价高(100万$一个);易受损(人为因素,风暴袭击,锚链腐蚀);观测范围小。

2、《为什么要ARGO》中说该浮标在上升或下降过程中测量,实际上因为传感器安装在浮标顶部,下降时测量不准确,所以只在上升时测量。

3、数据是发送给ARGOS系列定位通讯卫星转发的,并非通过JASON卫星转发。JASON卫星高度计的使命是与ARGO浮标联合工作,JASON负责测量表层,浮标只能测定-5米以深数据。

4、投放的3075个浮标,有2000个仍在工作,不工作的浮标并非一开始就是坏的,只是因为电源用尽或者机械故障提前BG,停止工作的原因中,不包括本文中所说的标定错误。

5、中国投放的29个中,10个仍在工作,其他的提前BG。三个被菲律宾渔民捞走的浮标,其中一个已经通过外交途径索回。


科普好文
什么电池能用三到五年? 燃料电池吗?一没电了就自行补充?
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中国Argo计划自2002年初组织实施以来,已经在西北太平洋和印度洋海域布放了138个Argo剖面浮标(见下图)。为了满足本项目相关研究课题和国内其他用户的迫切需求,我们借助国内便捷的宽带网技术,每天直接从位于法国图卢兹的Argos资料服务中心索取由我国布放的Argo剖面浮标的实时观测资料,并经实时质量控制后,在此发布并及时(24小时内)更新。欢迎提出改进意见和建议。

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