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标题: 印太交汇区海洋环流与气候观测国际操持回首与猜测 [打印本页]

作者: 伞牵维 时间: 2022-9-12 17:41
标题: 印太交汇区海洋环流与气候观测国际操持回首与猜测
中国网/中国发展流派网讯印太交汇区重要包罗西寂静洋和东印度洋及其共同毗连的东南亚海疆。这里是环球陆源物质向海运送中心及海洋生物多样性中心，也是“21世纪海上丝绸之路”的焦点地域。作为地球气候体系中的热动力引擎——印太暖池所在地，印太交汇区海洋的状态及其变异在调治环球热量分配和气候厘革中起着举足轻重的作用。特别是近几十年，在环球变暖的大配景下，印太交汇区是环球海平面上升速率最高的地域，印太暖池也在连续扩张并增暖。这些厘革对该地域海洋生态体系及生物多样性产生较大威胁，并显着改变该地域以致环球降水分布，对局地及环球的气候和气候体系产生巨大影响。开展该地域的海洋环流与气候观测对于相识气候厘革的关键动力过程及其对人类社会和地球生态体系的影响，以及实现对气候厘革的精准猜测都具有紧张作用，因此印太交汇区是国际海洋观测操持的重点地域。
20世纪印太交汇区海洋观测国际操持
在20世纪初，海洋观测重要偏重于网络和形貌海洋的物理、化学和生物状态等信息，以西欧发达国家开展的单边海洋科考为主。到了20世纪60年代，海洋数值模拟和猜测方法随着第三代电子盘算机的发展也开始广泛应用。模式模拟和预告精度对海洋初始场的依靠性进一步推动了海洋观测向环球化和长时序监测方向发展，从而催生了“环球大气研究操持”（GARP）。随后，以物理气候体系为重要研究对象的“天下气候研究操持”（WCRP）开始实行，印太交汇区海洋观测国际相助在该操持的推动下发达发展，特别是20世纪80—90年代针对厄尔尼诺/南边涛动（ENSO）的监测和模拟猜测，连续实行了“热带海洋与环球大气”（TOGA）、“天下大洋环流实行”（WOCE）和“气候变率及其可预告性”（CLIVAR）等焦点操持，开端构建了印太交汇区海洋综合观测体系。
由于海洋观测是耗资比力巨大的科学试验，维持其规模性、连续性开展必要当局和机构投入大量资金。受印太交汇区周边国家经济社会发展程度影响，该地域的海洋观测国际操持发展在20世纪具有显着的不匀称性和差别步特性，缺乏以印太交汇区为焦点的国际观测操持。总体上来说，西寂静洋海疆相对起步较早，观测规模较大。东印度洋观测重要始于1957年开始的“国际印度洋科学观察”（IIOE），之后1977年开展的GARP操持下的“季风实行”（MONEX）重要是沿印度半岛周边开展了观测观察，1995—1997年在西印度洋开展了“印度洋实行”（INDOEX）。别的，TOGA期间东印度洋观测重要是一些商船搭载的投弃式温度剖面（XBT）丈量和验潮站观测，WOCE期间在东印度洋布设了几条经向断面观测。相比之下，印太交汇区海洋观测国际相助相对滞后，缺乏大型的多边国际相助操持。
“黑潮及其相近海疆相助研究”
印太交汇区周边海疆最早的大规模海洋环流方面的国际观测操持是1965—1979年开展的“黑潮及其相近海疆相助研究”（CSK），其观察海疆涵盖西北寂静洋中、低纬度地域（图1）。该操持是由连合国教科文构造当局间海洋学委员会（UNESCO-IOC）和连合国粮食及农业构造（FAO）印太海洋渔业协会共同构造，日本主导实行，包罗美国、苏联、菲律宾、韩国及中国台湾等11个国家和地域加入。CSK操持的实行显着提升了西寂静洋物理海洋学和渔业资源方面的认知，并开启了纵跨1S—34N西寂静洋137E断面的水文观测。现在，该断面由日本情况厅维护，已经累积了55年的名贵数据，为认知西寂静洋重要海洋环流布局和长期变异提供了紧张观测底子。时隔40年后，CSK第二个阶段的国际相助操持于2021年开启，旨在利用新的观测技能和方法，开展黑潮及周边海疆的物理、情况和生物地球化学的综合观察，构建黑潮流域周边国家特别是经济专属区的数据共享平台。

“热带海洋与环球大气”-“天下大洋环流实行”时期
20世纪80年代，国际科学连合会理事会（ICSU）、国际社会科学连合会（ISSC）、天下情况构造（WMO）、连合国情况规划署（UNEP）、UNESCO等机构发起了环球厘革研究操持。该操持由WCRP、“国际地圈-生物圈操持”（IGBP）、“环球情况厘革的人类因素操持”（HDP）和“国际生物多样性操持”（DIVERSITAS）构成，是一个高度综合的多学科框架体系。在此操持的推动下，印太交汇区海洋观测国际相助在20世纪80—90年代末连续实行了WCRP下的TOGA、WOCE和CLIVAR等焦点操持。
TOGA是一个海洋与大气学科的连合观察操持，旨在通过在热带海疆构建定点长时序潜标和浮标观测阵列并联合关键断面观察监测热带海洋状态的厘革（图2），以办理大气风应力厘革和其他欺凌对赤道海流和热力布局的影响及热带海洋动力学对环球大气环流的反馈（也就是海洋大气耦合过程与机制）；从而厘清热带海洋厘革对环球气候（特别是ENSO的发展、死亡）的影响机理及其可预告性机制，进步中、长期气候预告的正确性，为发展业务预告体系提供科学配景。该操持于1985年开始实行，历时10年，共有美国、日本、中国、法国、澳大利亚和新西兰等18个国家加入。

TOGA实行的前5年，重要创建了一个热带寂静洋观测体系和地面及高空观测站，补充了其时天下气候监测网清闲。通过这些观测体系实现了利用统计预告技能和海气耦合体系简单动力模式举行季候或更长时间尺度上ENSO循环中重要震荡的履历预告。在TOGA实行的后5年提出了“耦合海洋大气相应试验”（COARE）子操持，旨在利用陆地气候站、锚系浮标、气候气球和睦象卫星观测联合，对西寂静洋暖池区举行广泛、精密的观测，特别是海洋与大气之间的能量互换，从而更正确量化海气耦合过程。中国科学院的“科学一号”“实行三号”及原国家海洋局的“向阳红五号”科学观察船加入了TOGA-COARE的西寂静洋科考观察。
WOCE于1990年开始实行，至2002年竣事；该操持旨在为发展气候厘革猜测模式网络验证模式所需的资料，确定对海洋长期厘革有代表性的WOCE特定命据集，获取环球海洋从海表到海底全水层的物理、化学和生物数据，研究大洋环流长期厘革的丈量方法（图3）。WOCE共有包罗中国在内的近30个国家加入，亘古未有地获取了1990—1998年环球海洋大量的现场观测数据。这些数据为明确环球海洋的紧张物理过程及发展具有涡旋分辨本领的环球海洋环流模式奠基了紧张观测底子。2007年，CLIVAR和“国际海洋碳调和操持”（IOCCP）共同建立了“环球海洋船载水文观察操持”（GO-SHIP）委员会，对WOCE断面举行重新观测和布局，但GO-SHIP操持的断面在印太交汇区非常稀疏。

第一次“国际印度洋科学观察”
东印度洋作为印太交汇区的毗连海疆，其海洋观测国际操持开始于1957年的第一次“国际印度洋科学观察”（IIOE）。该操持属于ICSU在1957—1958年发起的国际地球物理年操持的一个紧张构成部门，由UNESCO-IOC构造实行，于1965年完成。该操持由23个国家加入，在东印度洋、西印度洋和北印度洋开展了站位覆盖面广、密度非常高的综合观测（图4）。IIOE操持的重要目标是办理印度洋的渔业资源标题和印度洋海洋环流特别是东印度洋上升流等过程对季风的影响，并关注海洋对人类运动废弃物的容纳上限。IIOE操持在包罗物理海洋、海洋情况等多个学科得到了丰硕的结果，特别是对赤道印度洋海洋环流的认知。UNESCO-IOC于2015年实行了第二个阶段的IIOE操持（IIOE-2）。

“印度尼西亚贯穿流观测”
相比于热带西寂静洋和东印度洋，印太交汇区焦点海疆的大规模海洋观测国际操持起步较晚，规模相对较小。早期重要关注的是印度尼西亚贯穿流（以下简称“印尼贯穿流”或ITF），且多是双边相助。在1993年，美国与印度尼西亚科学家开展了针对ITF发源地、重要路径、流量等方面的观测研究，即“印尼贯穿流观测”（Arlindo）（图5）。该操持重要科学目标是厘清印度尼西亚海（以下简称“印尼海”）中的环流布局和水团层结，进而全面相识ITF的发源地、运移路径、印太洋际间水互换及重要的肴杂过程。

21世纪以来印太交汇区海洋观测国际操持及其近况
进入21世纪后，随着诸多国家对改进气候厘革猜测、管理海洋资源以减轻自然劫难影响，以及更有效地利用沿海资源的需求日益增长，各种海洋观测技能与方法不绝发展、更新。海洋卫星、流落和剖面浮标，以及船载观测等技能本领的应用越来越广泛，科学界开始将一些观测平台变化为支持研究需求的可连续环球体系的构成部门。在30多个国家和国际构造的共同积极下，“环球及时地转海洋学观测阵”（Argo）操持于2000年开始实行。该操持通过在环球无冰海疆维持3000个带卫星定位通讯体系的主动探测浮标（Argo剖面浮标），网络从海表到2000m水层的海水温度和盐度数据，构玉成球Argo海洋观测网，为熟悉和研究海洋内部状态及其变异提供了环球准同步观测数据。
为了尽大概多获取观测数据，Argo浮标在布放时通常会避开西边界流区或靠近陆地边界海疆，以免浮标搁浅。同时，受海流的影响，环球海洋中Argo浮标的分布很不匀称。特别是在印太交汇区，由于西边界流和印度尼西亚海疆复杂岛屿地形影响，该地域的Argo剖面浮标显着偏少（图6）。因此，传统海洋观测还是现在印太交汇区海洋观测资料获取的紧张本领。

自2006年开始，我国先后主导开展了“南海—印尼海输运/互换”（SITE）、“印尼贯穿流输运、内波与肴杂及其对季候性鱼群迁移影响”（TIMIT）等项目；在印尼海的北部和西部通道，如卡里马塔海峡、巽他海峡、龙目海峡和望加锡海峡开展了连合观测观察。
“西南寂静洋海洋环流与气候试验”和“西北寂静洋海洋环流与气候试验”
作为TOGA和WOCE的后续操持，CLIVAR在2000年后连续实行了“西南寂静洋海洋环流与气候试验”（SPICE）和“西北寂静洋海洋环流与气候试验”（NPOCE）操持（图7）。SPICE操持于2008年开始实行，颠末短期过程研究和7年多的现场海洋观测和模式模拟，风雅形貌了西南寂静洋特别是所罗门海、东澳大利亚海疆海洋环流体系的各分支及其厘革规律和接洽。

NPOCE操持于2010年启动，由中国科学院院士胡敦欣领衔发起，这是我国发起的第一个海洋范畴大型国际相助操持，共有8个国家的19个研究机构加入。NPOCE旨在观测、模拟和明确西北寂静洋海洋环流的变异规律及其动力机制，以及在环球和地域性气候厘革中的作用。在国家自然科学基金项目、科学技能部国家重点底子研究发展操持项目和中国科学院战略性先导科技专项等的鼎力大举支持下，中国在西寂静洋和印尼海疆创建了大规模潜标/浮标观测网，有力推动了西边界环活动力学、西太暖池变异及ENSO多样性特性与机理、印太水互换和多尺度相互作用等方面的研究，奠基了我国在西寂静洋环活动力学及其气候效应研究范畴的引领职位，极大提升了我国在该范畴的国际影响力。
“热带寂静洋观测体系2020”
21世纪以来，随着ENSO多样性发展和环球变暖连续影响，ENSO的模拟和猜测也遭受了巨大寻衅。同时，TOGA-COARE构建的热带寂静洋国际观测体系因缺乏连续的经费支持，2012—2014年徐徐缩减。特别是国际主流气候模式对2014/2015年超强厄尔尼诺事故猜测失败，向气候模式和热带寂静洋国际观测网络提出了新的寻衅。在此配景下，“热带寂静洋观测体系2020”（TPOS 2020）操持于2014年开始实行，包罗中国、美国、日本等12个国家加入该操持（图8）。TPOS 2020旨在2020年完成一套更加优化的热带寂静洋国际观测体系，以提升耦合气候预告和季候内猜测程度，增长对ENSO的认知和模拟猜测，从而提升非常气候体系对大水、渔业、山火和氛围污染等范畴的预警本领。TPOS 2020将强化对上层海洋及海面大气紧张参数和征象的监测，增长海洋生物地球化学方面的内容，并将其观测网络向寂静洋东、西边界地域和高纬度地域扩展。

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