建设海洋气候观测记录网的新成果
（一）推进实时海洋气候观测网建设的新信息
1．在北太平洋海域布放锚碇浮标[84]
2014年7月21日，《中国科学报》报道，中国北极科考队于昨日在北纬55度59分、东经172度60分的北太平洋海域成功布放一套锚碇浮标。
据悉，这是我国首次在北太平洋海域布放锚碇观测浮标，对于我国获取北极中高纬度海气界面的长期连续观测数据、了解北极定点海气界面要素变化特征、分析其对全球气候系统，特别是对我国气候变化所产生的影响，具有重要意义。
据了解，此次布放的锚碇浮标系统由浮体系统和锚碇系统组成。浮体重2.3吨、直径2.4米，浮体上部装有温度、气压、风速等气象观测设备，下部装有海面表层温度、盐度探测仪记录器，观测到的相关海气数据可按设定时间通过铱星传回国内。为保障浮标正常工作，获得较长期的固定点位观测数据，浮标上除配有蓄电池外，还备有太阳能和风能发电设备。
由于极区环境恶劣，在此锚碇浮标成功获取数据的难度较中低纬度要困难得多，国内外布放的量也很少。因此，极地海域缺少长期定点连续观测数据。该套浮标的成功布放并运行，将改变这一状况。
2．在印度洋成功投放深海气候观测浮标[85]
2017年9月12日，科学网报道，正在执行我国首次环球海洋综合科学考察的“向阳红01”号科考船，近日在印度洋完成了首次定点作业任务，成功布放了7000米级深海气候观测浮标。
此次布放浮标是该航次的第一个定点作业任务，在科考船到达印度洋的第二天即开始实施。当前正是印度洋季风盛行季节，风大、波浪高、洋流强，风速达到6级，波高接近3米，属于可布放条件的极限情况。科考队员用时7个多小时，成功把浮标布放到指定站点。
亚洲夏季季风系统是影响我国汛期气候的重要因素，印度洋是对亚洲夏季季风产生重要影响的关键区域，在这一区域开展海洋气候关键要素实时监测，对提高我国短期气候预测能力、保障汛期防灾减灾至关重要。
此前，我国已在印度洋东南部区域布放了两套浮标。浮标不仅可以观测海表气温、气压、风速风向、相对湿度、雨量、长波和短波辐射等大气要素，还可以利用感应耦合传输技术，实时采集海洋表层至深层海水温度、盐度、海流、溶解氧等重要海洋参数。
浮标所采集的现场数据，可通过铱星实时传输回陆地岸站，系统实时处理，并向全球共享，为改进全球天气和气候预报发挥作用。
此次投放站位位于东印度洋暖池区，是印度洋上升流核心区域，也是热带季节内信号关键区，更是年际时间尺度海气耦合过程发生重要区域，监测结果对开展前沿科学问题探索和提高短期气候预测能力具有重要意义。同时，本站位浮标也是国际印度洋浮标阵列组成一员。本次顺利投放，意味着我国继续与美国、日本等发达国家一起，共同为全球印度洋海洋气候监测提供基础支撑。
3．我国建成首个全球实时海洋气候观测网[86]
2018年1月25日，科学网报道，近日，在西北太平洋海域，“科学”号上的科考队员正在完成我国新一代海洋实时观测系统计划的一项工作，他们把中船重工七一〇所研制的HM2000型剖面浮标缓缓放入海面。这是自2002年实施以来布放的第400个剖面浮标，也是我国布放的第30个国产北斗剖面浮标。
至此，我国正式建成首个全球实时海洋气候观测网。这些浮标主要分布在西北太平洋、中北印度洋和南海海域，基本覆盖了由我国倡导的“21世纪海上丝绸之路”沿线海域。
报道称，2000年正式启动实施的全球海洋气候实时观测系统计划，在近30个国家和地区的努力下，截至2018年1月，已有3890个浮标在海上正常工作。
散布在全球深海大洋区域的这些浮标，主要用来监测上层海洋内的海水温度、盐度和海流，以帮助人类应对全球气候变化，提高防灾抗灾能力，以及准确预测诸如发生在太平洋的台风和厄尔尼诺等极端天气、海洋事件等。
我国于2002年正式加入这场“海洋观测技术的革命”，成为继美国、法国、日本、英国、韩国、德国、澳大利亚和加拿大之后第9个加入国际海洋实时观测系统计划的国家。
（二）完善深海潜标观测网的新信息
1．成功破解深海潜标数据实时传输难题[87]
2017年1月2日，新华社报道，我国科考船“科学”号在完成2016年热带西太平洋综合考察航次后，当天返回位于青岛西海岸新区的母港。我国科学家在本航次成功对两套深海潜标进行实时传输改造，破解了深海观测数据实时传输的世界难题。
海洋实时观测数据长期依靠卫星遥感和浮标。用于观测水下和深海数据的潜标只能每年回收一次，从中获取数据，无法像卫星遥感和浮标那样获得实时数据。这是因为潜标最上面一个浮体距离海平面还有四五百米，这些数据无法穿透海水传输到卫星上。这次，科考队员在水面上放置了一个数据实时传输的浮体，它与潜标通过无线和有线两种方式连接。潜标将数据传输给浮体，浮体发射到卫星上，卫星再反馈回陆地实验室。
这项技术的难点，在于浮体与潜标之间要建立稳定的联系，另外海上施工具有很大的不确定性和难度。此次实现实时数据传输的两套浮标，分别采用了无线和有线连接，证明我国科学家研发的两种解决方案均可行。
据了解，深海潜标观测数据的实时传输技术，是中国科学院海洋研究所和中国科学院声学研究所等单位共同研发而成。
2．建成国际规模最大的区域潜标观测网[88]
2018年3月25日，科学网报道，近日，中国海洋大学吴立新院士、赵玮教授等专家组成的研究团队，首次在南海构建了国际规模最大的区域海洋潜标观测网，取得诸多在国际上具有重要显示度的科技创新成果，为持续推进“透明海洋”工程提供了强大助力。
据悉，南海潜标观测网，是我国正在实施的“透明海洋”工程的重要组成部分，它的成功构建奠定了我国在“两洋一海”动力环境观测方面的重要国际地位。
潜标是开展海洋动力过程长期连续观测最有效的手段。针对之前研究的不足，该研究团队突破了沿缆往复稳定可靠运动控制、水下沿缆剖面测量等关键技术，集成多尺度动力过程海洋观测仪器，自主研发了海洋多尺度动力过程观测潜标等适合深海多尺度观测的系列潜标系统，实现了多尺度海洋动力过程长期连续观测。
此外，研究团队突破深海电缆破断与电控释放等卫星通信单元发射关键技术，自主研发适合深海长期连续观测的系列深海潜标，并开展长期海上应用检验，性能可靠、工作稳定，有效提高了潜标观测数据的时效性。相关研发成果获4项国际发明专利及8项国家发明专利授权，大幅提升了我国海洋多尺度动力过程长期观测水平，有力推动了我国海洋深远海定点连续观测技术的发展。
南海潜标观测网获取的长期连续观测数据，有力支撑了南海环流、中尺度涡、内波、混合等多尺度动力过程科学研究的系统开展。在海洋环流方面，精确刻画了南海北部环流时间变异特征，探明了南海与太平洋水体交换的时空结构，揭示了太平洋西传中尺度涡对南海北部环流的影响机制；在中尺度涡方面，首次发现了南海中尺度涡的“全水深三维倾斜结构”，剖析了南海北部中尺度涡的生成机制及环流在其中的作用，阐明了能量正级串至亚中尺度过程是中尺度涡消亡的主导机制。
南海海洋观测数据库的构建，丰富了我国海洋观测数据库，推动了我国海洋数值模拟与预报模式发展。它已成功应用到国家海洋环境预报中心的工作中，在预报系统的模式检验与优化过程发挥了关键作用，有效提升了预报中心对南中国海温度、盐度、海流等关键海洋动力环境要素的预报准确度。
（三）建设气候多变性记录网的新信息
——建成全球海洋及陆相气候多变性记录网[89]
2018年2月5日，德国阿尔弗雷德·瓦格纳研究所科学家基拉·雷费尔德及其同事组成的一个研究小组，在《自然》杂志网络版发表论文称，他们建成了全面的全球海洋及陆相气候记录网，可以更准确地了解气候多变性的变化幅度及其影响。
气候多变性的变化对人类社会造成的影响，不亚于全球均温上升。此外，多变性的变化幅度可以很大，比如，此前对格陵兰岛气候数据的分析表明，从末次盛冰期到全新世(过去11500年间)，气候多变性大幅降低。然而，该现象只限于格陵兰岛还是在全球范围内出现，此前一直不明确。
鉴于这种情况，该研究小组，此次组建了一个迄今最全面的全球海洋及陆相气候记录网络。分析表明，从末次盛冰期到全新世，气温升高了3℃～8℃，与此同时，在过去几百年到千年的时间尺度上，全球范围内气候多变性下降到了之前的四分之一。其中，热带地区气候多变性有了小幅度减弱(1.6倍至2.8倍)，南北半球中纬度地区的下降程度更高(3.3倍至14倍)，而格陵兰岛的气候多变性降幅可谓巨大，达到70倍。这证实了之前的结果，也确定格陵兰岛存在异常于全球趋势的变化。
发表于同期《自然》杂志的另一篇论文中，美国科罗拉多大学波尔得分校研究团队，使用一份来自西南极冰核的水同位素记录，来研究南半球每一年的气候差异。研究表明，纬度更高的地方，末次盛冰期的气候多变性比更暖和的全新世几乎高一倍。科学家提出，这些变化并非由变暖造成，或者说并非是从赤道到北极的气温梯度直接导致的，而是由北半球冰盖消融乃至全球大气循环改变引起的。
