圖1 海洋生物地球化學觀測平臺與主要國際計劃的時間線
中國網5月28日訊 記者從自然資源部第二海洋研究所獲悉，2020年5月，自然資源部第二海洋研究所海洋生態環境觀測與模擬團隊應邀在Nature子刊Nature Reviews Earth & Environment上發表了題為「Monitoring ocean biogeochemistry with autonomous platforms」（海洋生物地球化學的自動化觀測平臺）的綜述文章，梳理了海洋觀測平臺的發展脈絡（圖1）、總結了自動化移動平臺的觀測優勢與發展現狀、闡明了移動平臺在未來海洋生態學與生物地球化學研究中所處的位置以及多平臺協同觀測的重要性。Nature Reviews Earth & Environment是Nature Reviews系列的新創期刊，旨在介紹、總結或梳理地學領域的技術發展、科研成果和知識體系。
人類活動深刻影響著海洋的生態環境特徵，增溫、酸化以及缺氧的短期事件與長期趨勢，不僅逐漸改變了海洋生物地球化學循環過程，同時影響著海洋生態系統的健康發展、生物多樣性的維持以及漁業資源的可持續利用。在這一背景下，基於傳統的船基平臺與衛星遙感的觀測模式很難完整把握以及預測這些變化對海洋健康的影響，如何建立科學高效的觀測和預測方式，是國際社會長期關注的焦點
過去10多年來，隨著海洋自動化觀測技術與裝備的快速發展，這些新型的自持式移動觀測平臺（如剖面浮標、水下滑翔機、波浪滑翔器以及無人駕駛帆船），特別是由攜帶了生物光學與生物地球化學傳感器的Argo浮標組成的全球BGC-Argo觀測網，正逐步實現實時觀測三維海洋的生物地球化學與生態系統的動態變化過程，為開展海洋生態系統模擬和預測提供了關鍵支持
BGC-Argo計劃是國際Argo計劃下的一個重要的組成部分，它負責規劃和管理BGC-Argo浮標（圖2a）在全球海洋中的部署，目標是建立一個由1000臺剖面浮標組成的生物地球化學和生態系統全球觀測陣列。它也代表了Argo計劃未來重要的發展方向，從單一的溫鹽觀測拓展為綜合性的海洋觀測平臺，以支持多尺度的海洋生物地球化學研究與生態系統評估。在2019全球海洋觀測大會（OceanObs'19）上，BGC-Argo計劃的實施細節得到了完善，修訂後的計劃旨在與Argo計劃更好的互動和協同，從而實現Argo計劃的長期願景——「全球性、全面性和多學科性」。 此外，在一些近岸海區，水下滑翔機（圖2b）已有了較多的利用，其中一些（如美國東西海岸、地中海）已成為業務化常規觀測；無人帆船（圖2c）以及波浪滑翔器（圖2d）主要應用在海盆尺度的觀測，已在南太平洋渦流區、南大洋等海區開展了實驗。未來的區域性海洋調查任務將以多平臺協同觀測的模式為主，實時同步獲取多學科的重要參數。
自持式移動平臺——特別是全球BGC-Argo觀測網——的出現，極大地擴展了傳統觀測平臺的覆蓋範圍，其觀測優勢主要體現在：1）從次中尺度、中尺度、海盆尺度以至全球尺度的連續空間覆蓋；2）從天氣尺度、季節內尺度、季節尺度、以至年際尺度的連續時間覆蓋；3）從海表面、真光層以及弱光層的連續垂向覆蓋。我國主導和參與了多個國際合作計劃，將推動移動觀測平臺的研發與應用，並開發基於新型觀測平臺的模擬與預測系統，為全球海洋生態環境保護、聯合國海洋十年計劃等提供科學支撐。