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我所在nature子刊发文阐述海洋生物地球化学自动化观测平台

编辑:admin 作者:邢小罡 王云涛 时间:2020年05月27日 访问次数:1233

图1   海洋生物地球化学观测平台与主要国际计划的时间线

       5月,我所海洋生态环境观测与模拟团队应邀在Nature子刊Nature Reviews Earth & Environment上发表了题为“Monitoring ocean biogeochemistry with autonomous platforms”(海洋生物地球化学的自动化观测平台)的综述文章,梳理了海洋观测平台的发展脉络(图1)、总结了自动化移动平台的观测优势与发展现状、阐明了移动平台在未来海洋生态学与生物地球化学研究中所处的位置以及多平台协同观测的重要性。Nature Reviews Earth & Environment是Nature Reviews系列的新创期刊,旨在介绍、总结或梳理地学领域的技术发展、科研成果和知识体系。

       人类活动深刻影响着海洋的生态环境特征,增温、酸化以及缺氧的短期事件与长期趋势,不仅逐渐改变了海洋生物地球化学循环过程,同时影响着海洋生态系统的健康发展、生物多样性的维持以及渔业资源的可持续利用。在这一背景下,基于传统的船基平台与卫星遥感的观测模式很难完整把握以及预测这些变化对海洋健康的影响,如何建立科学高效的观测和预测方式,是国际社会长期关注的焦点。
       过去10多年来,随着海洋自动化观测技术与装备的快速发展,这些新型的自持式移动观测平台(如剖面浮标、水下滑翔机、波浪滑翔器以及无人驾驶帆船),特别是由携带了生物光学与生物地球化学传感器的Argo浮标组成的全球BGC-Argo观测网,正逐步实现实时观测三维海洋的生物地球化学与生态系统的动态变化过程,为开展海洋生态系统模拟和预测提供了关键支持。
       BGC-Argo计划是国际Argo计划下的一个重要的组成部分,它负责规划和管理BGC-Argo浮标(图2a)在全球海洋中的部署,目标是建立一个由1000台剖面浮标组成的生物地球化学和生态系统全球观测阵列。它也代表了Argo计划未来重要的发展方向,从单一的温盐观测拓展为综合性的海洋观测平台,以支持多尺度的海洋生物地球化学研究与生态系统评估。在2019全球海洋观测大会(OceanObs'19)上,BGC-Argo计划的实施细节得到了完善,修订后的计划旨在与Argo计划更好的互动和协同,从而实现Argo计划的长期愿景——“全球性、全面性和多学科性”。 此外,在一些近岸海区,水下滑翔机(图2b)已有了较多的利用,其中一些(如美国东西海岸、地中海)已成为业务化常规观测;无人帆船(图2c)以及波浪滑翔器(图2d)主要应用在海盆尺度的观测,已在南太平洋涡流区、南大洋等海区开展了实验。未来的区域性海洋调查任务将以多平台协同观测的模式为主,实时同步获取多学科的重要参数。

图2 四种主要的海洋自动化观测平台
(a:剖面浮标;b:水下滑翔机;c:无人帆船;d:波浪滑翔器)


       自持式移动平台——特别是全球BGC-Argo观测网——的出现,极大地扩展了传统观测平台的覆盖范围,其观测优势主要体现在:1)从次中尺度、中尺度、海盆尺度以至全球尺度的连续空间覆盖;2)从天气尺度、季节内尺度、季节尺度、以至年际尺度的连续时间覆盖;3)从海表面、真光层以及弱光层的连续垂向覆盖。我国主导和参与了多个国际合作计划,将推动移动观测平台的研发与应用,并开发基于新型观测平台的模拟与预测系统,为全球海洋生态环境保护、联合国海洋十年计划等提供科学支撑。

 

          在线阅读地址    https://doi.org/10.1038/s43017-020-0053-y