HM 2000型剖面浮標(biāo)的主要特征及其應(yīng)用

沈 銳,王徳亮,劉增宏,張素偉,盧少磊,許建平

(1.中國(guó)船舶重工集團(tuán)有限公司第七一○研究所,湖北宜昌443003；2.衛(wèi)星海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江杭州310012；3.自然資源部第二海洋研究所,浙江杭州310012)

0 引言

2000年啟動(dòng)的國(guó)際Argo計(jì)劃，在美國(guó)、日本、法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、澳大利亞、印度和中國(guó)等30多個(gè)國(guó)家和團(tuán)體的共同努力下，已于2007年10月在全球無冰覆蓋的開闊大洋中建成一個(gè)由3 000多個(gè)自動(dòng)剖面浮標(biāo)組成的實(shí)時(shí)海洋觀測(cè)網(wǎng)(簡(jiǎn)稱“核心Argo”)，用來監(jiān)測(cè)上層海洋內(nèi)的海水溫度、鹽度和海流，幫助人類應(yīng)對(duì)全球氣候變化，提高防災(zāi)抗災(zāi)能力，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)諸如發(fā)生在太平洋的臺(tái)風(fēng)和厄爾尼諾等極端天氣/海洋事件等[1-4]。

據(jù)國(guó)際Argo信息中心最近的一份統(tǒng)計(jì)表明：截止2018年8月，全球Argo實(shí)時(shí)海洋觀測(cè)網(wǎng)中活躍浮標(biāo)的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了3 951個(gè)，分別由世界上多個(gè)國(guó)家的浮標(biāo)生產(chǎn)商提供的約20個(gè)型號(hào)的自動(dòng)剖面浮標(biāo)所做出的貢獻(xiàn)。這些浮標(biāo)利用了3種類型的通訊衛(wèi)星(IRIDIUM、ARGOS/ARGOS3、BEIDOU)傳輸觀測(cè)數(shù)據(jù)，其中美國(guó)的APEX型浮標(biāo)有1 563個(gè)，占總數(shù)的39.56%；法國(guó)的 ARVOR型615個(gè)，占15.37%；美國(guó)的 SOLO-Ⅱ型 489個(gè)，占12.38%；中國(guó)的HM 2000型僅有10個(gè)，占0.25%。為全球Argo實(shí)時(shí)海洋觀測(cè)網(wǎng)傳輸浮標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)的3種通訊衛(wèi)星中，利用IRIDIUM衛(wèi)星的浮標(biāo)數(shù)量有2 650個(gè)，占67.07%；利用 ARGOS衛(wèi)星的有1 291個(gè)，占32.68%；利用我國(guó)BEIDOU衛(wèi)星的僅有10個(gè)，占0.25%。由此可見，中國(guó)的HM 2000型剖面浮標(biāo)和BEIDOU衛(wèi)星在全球Argo實(shí)時(shí)海洋觀測(cè)網(wǎng)中的占比顯得微乎其微。除了與我國(guó)對(duì)深海型(≥2 000 m)自動(dòng)剖面浮標(biāo)的研制較晚、重視不夠外，還與國(guó)內(nèi)浮標(biāo)研制單位不多、宣傳力度不夠，以及國(guó)內(nèi)用戶對(duì)利用國(guó)產(chǎn)海洋觀測(cè)儀器設(shè)備的信心不足等都有一定的關(guān)系，從而影響了國(guó)產(chǎn)剖面浮標(biāo)的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

本文擬在詳細(xì)介紹HM 2000型剖面浮標(biāo)的工作原理、結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)指標(biāo)等的基礎(chǔ)上，與APEX型浮標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)要比較分析，著重體現(xiàn)HM 2000型浮標(biāo)的功能優(yōu)勢(shì)，以及其在南海Argo區(qū)域海洋觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)中的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

1 HM2000型剖面浮標(biāo)特點(diǎn)與性能

HM 2000型剖面浮標(biāo)是一種新穎的國(guó)產(chǎn)海洋觀測(cè)儀器設(shè)備，其利用了我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的精確定位和雙向通訊功能，可以長(zhǎng)期(約2-3年)在海上自由漂移并連續(xù)測(cè)量0～2 000m水深內(nèi)的海水溫、鹽度剖面數(shù)據(jù)。

1.1 浮標(biāo)工作原理及其主要結(jié)構(gòu)

1)工作原理。

HM 2000型剖面浮標(biāo)投放入海后，可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，自動(dòng)完成下潛—定深漂移—繼續(xù)下潛至最大測(cè)量深度—上浮測(cè)量—水面定位通信—下潛進(jìn)入下一個(gè)剖面觀測(cè)的循環(huán)工作過程(圖1)。

圖1 HM 2000型剖面浮標(biāo)工作流程Fig.1 Workflow of HM 2000 profile float

剖面浮標(biāo)的工作原理：浮標(biāo)按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)入剖面測(cè)量工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)浮力調(diào)節(jié)模塊將外油囊中的液壓油泵入缸體內(nèi)，浮標(biāo)下潛，待到達(dá)設(shè)定深度后進(jìn)入漂浮狀態(tài)；當(dāng)接近設(shè)定的剖面測(cè)量時(shí)間時(shí)，浮標(biāo)結(jié)束休眠并下潛至設(shè)定的最大測(cè)量深度處，隨即浮力調(diào)節(jié)模塊再次驅(qū)動(dòng)，將缸體內(nèi)的液壓油抽回到外油囊中，浮標(biāo)開始逐漸上浮，上浮過程中采集每一觀測(cè)層上的海水溫度、鹽度和深度數(shù)據(jù)；當(dāng)浮標(biāo)抵達(dá)水面后，自動(dòng)打開通信模塊，通過衛(wèi)星向地面控制中心傳送該浮標(biāo)收集的全部采樣信息及測(cè)量的溫、鹽、深度剖面數(shù)據(jù)等。

2)浮標(biāo)結(jié)構(gòu)。

HM 2000型剖面浮標(biāo)外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。由圖2可見，該型浮標(biāo)結(jié)構(gòu)上主要由天線、CTD傳感器、姿態(tài)穩(wěn)定盤、北斗通信模塊、控制模塊、液壓驅(qū)動(dòng)裝置、主殼體、電池組和油氣囊等組成。

按功能劃分，HM 2000型剖面浮標(biāo)主要由殼體模塊、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳感器、控制模塊和通信模塊等5個(gè)部分組成。

①殼體模塊。HM 2000型浮標(biāo)原創(chuàng)性地采用非金屬殼體作為承壓外殼，承載壓力完全能夠滿足深度要求。與國(guó)內(nèi)外其它浮標(biāo)金屬殼體相比，非金屬殼體具有重量輕、負(fù)載能力大(相同體積尺寸)、防生物附著、成本低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，便于大規(guī)模生產(chǎn)。

圖2 HM 2000型浮標(biāo)外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.2 Appearance and internal structure of HM 2000 float

②驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(沉浮調(diào)節(jié)模塊)。HM 2000型浮標(biāo)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了往復(fù)式液壓驅(qū)動(dòng)裝置，通過主控模塊特定的軟件算法能夠精確地控制液壓油在外油囊和液壓缸之間流動(dòng)，從而改變浮標(biāo)自身的體積，最終實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)在水下深度的精確控制。所以，該模塊主要由液壓驅(qū)動(dòng)裝置(直流電機(jī)、導(dǎo)軌、絲桿、活塞體、液壓缸體等)(圖3)和壓力傳感器、油氣囊組件組成。

圖3 液壓驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of hydraulic driving device

浮標(biāo)沉浮調(diào)節(jié)模塊采用了各種方法保證浮標(biāo)能可靠、高效、長(zhǎng)時(shí)間工作。與液壓油接觸的各元件均采用了專用的密封件，保證在油囊受到2 000 m外壓時(shí)油囊和缸體里的液壓油不會(huì)外泄，浮標(biāo)能長(zhǎng)時(shí)間停留在指定的深度。高品質(zhì)的直流電機(jī)、絲桿和各種精密加工可靠性高，摩擦力小，能保證升降裝置耗電較小，延長(zhǎng)浮標(biāo)的壽命，提高浮標(biāo)的可靠性。專用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)速測(cè)量設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)油量(浮標(biāo)體積)的精確控制，保證浮標(biāo)停留在指定深度上。

油氣囊組件是改變浮標(biāo)浮力的關(guān)鍵部件之一，與液壓驅(qū)動(dòng)裝置連接組成浮力調(diào)節(jié)模塊。油氣囊組件主要由油囊組件、氣囊組件、接頭體等組成，油氣囊組件靠螺紋連接在接頭體上，接頭體靠螺紋與浮標(biāo)尾殼拉緊緊固。

③傳感器。溫鹽深(CTD)傳感器是剖面浮標(biāo)的重要組成部分，其穩(wěn)定性直接決定了浮標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。HM 2000型剖面浮標(biāo)選用了美國(guó)Sea-Bird公司的SBE41CP型CTD傳感器。該型傳感器不僅可提供高精度、高分辨率和高穩(wěn)定性的溫度、電導(dǎo)率和壓力數(shù)據(jù)，還是國(guó)際Argo組織目前唯一推薦使用的自動(dòng)剖面浮標(biāo)專用設(shè)備。

④控制模塊。該模塊采用數(shù)字化設(shè)計(jì)，引入微功耗技術(shù)智能電源管理及微功耗控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了HM 2000型浮標(biāo)高精度定深、等深度漂移和等密度漂移功能。同時(shí)，還具備剖面數(shù)據(jù)丟失自動(dòng)重傳功能和數(shù)據(jù)自毀功能。

特別指出的是，由于浮標(biāo)在使用過程中無法進(jìn)行能源補(bǔ)充，因此選用一次性、且能量密度高的ER34615型鋰亞硫酰氯電池。該型鋰電池與其他一次性電池相比具有能量密度高、電壓穩(wěn)定、適溫范圍廣和保質(zhì)期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，而且電池內(nèi)部安裝有保護(hù)模塊，防止在使用或者運(yùn)輸時(shí)出現(xiàn)短路，確保電池安全可靠。集成后的電池組由控制系統(tǒng)的電源管理模塊對(duì)其進(jìn)行管理，依據(jù)浮標(biāo)的工作流程，可分時(shí)、分段對(duì)不同電池組分別進(jìn)行管理，使其既能穩(wěn)定工作，又能保證工作過程中有足夠的功耗，維持較長(zhǎng)的使用壽命。

⑤通信模塊。HM 2000型浮標(biāo)是基于北斗一代的短報(bào)文通信的，可實(shí)現(xiàn)岸站與控制中心的雙向通信功能。目前，北斗短報(bào)文通信覆蓋范圍為5°N～55°N、70°E～140°E。

為保證浮標(biāo)能在高低緯度條件下使用，并結(jié)合考慮地球的橢圓特性，專門定制了接收開角為180°、140°的微帶天線，以保證北斗衛(wèi)星通信的高效穩(wěn)定。還在仿真計(jì)算基礎(chǔ)上，完成了對(duì)耐壓天線蓋的設(shè)計(jì)加工，解決了天線通信匹配問題。同時(shí)，在浮標(biāo)體外安裝了穩(wěn)定盤，可以提高浮標(biāo)在海面的姿態(tài)，從而進(jìn)一步提高了通信的可靠性。

1.2 浮標(biāo)主要性能

HM 2000型剖面浮標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)如下。

1)剖面測(cè)量深度：0～2 000 m；

2)最大下潛深度：2 000 m；

3)工作壽命：不少于70個(gè)剖面；

實(shí)測(cè)混凝土容重為2 436 kg/m3，和易性良好，28 d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的108%，60 d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的136%，抗?jié)B性能高于S10的要求，混凝土經(jīng)時(shí)坍落度90 min不超過35 mm，具有良好的泵送性，滿足施工要求。按文獻(xiàn)[1]中的方法進(jìn)行計(jì)算，澆筑完成后t段時(shí)間的混凝土絕熱溫升見表2。

4)深度分界層數(shù)：100層以上，可設(shè)定；

5)剖面循環(huán)周期：10～240 h任意設(shè)定。

CTD傳感器的技術(shù)性能和主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 CTD傳感器測(cè)量參數(shù)及指標(biāo)Table 1 Measured parameters and indexs of CTD sensor

2 HM2000型浮標(biāo)與國(guó)外同類型浮標(biāo)比較

HM 2000型浮標(biāo)主要有以下幾個(gè)方面的技術(shù)創(chuàng)新：

1)浮標(biāo)工作姿態(tài)匹配控制技術(shù)。浮標(biāo)只有在直立狀態(tài)下才能啟動(dòng)，如果浮標(biāo)傾斜較大的角度達(dá)到一定的時(shí)間，浮標(biāo)就會(huì)停止工作，須用與此浮標(biāo)編號(hào)相對(duì)應(yīng)的磁鐵才能啟動(dòng)浮標(biāo)的磁敏開關(guān)。如果浮標(biāo)被沖上海岸或者被打撈、且大角度傾斜時(shí)間達(dá)到設(shè)定的時(shí)間極限，將再也無法啟動(dòng)浮標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)一定程度的安全保護(hù)。

2)采用北斗和GPS雙定位模式，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)和被動(dòng)快速可靠定位。

3)浮標(biāo)殼體采用非金屬材料，重量輕、且抗沖擊減震效果好，便于批量生產(chǎn)，不易受海水腐蝕和生物附著。

4)惡劣海況保護(hù)和規(guī)避功能。當(dāng)浮標(biāo)在海面遇到惡劣海況、無法與衛(wèi)星正常通信時(shí)，浮標(biāo)會(huì)自動(dòng)下潛，開始下個(gè)剖面測(cè)量，并在剖面完成后補(bǔ)發(fā)上個(gè)剖面的數(shù)據(jù)；或漂流在設(shè)定深度，等待一段時(shí)間后，再次上浮發(fā)送剖面數(shù)據(jù)。

6)增設(shè)了壓力傳感器自校準(zhǔn)功能。通過加裝內(nèi)置獨(dú)立的壓力傳感器，與CTD傳感器獲得的壓力數(shù)據(jù)，兩者有機(jī)結(jié)合，可以提高浮標(biāo)的整體可靠性。當(dāng)浮標(biāo)上浮到海面后，會(huì)分別采集CTD傳感器和內(nèi)置的獨(dú)立壓力傳感器的海表壓力數(shù)據(jù)，并上傳到岸站控制中心。浮標(biāo)用戶可通過2種海表壓力數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，還可方便地檢驗(yàn)CTD傳感器測(cè)量的壓力數(shù)據(jù)是否發(fā)生漂移。

7)浮標(biāo)遠(yuǎn)程遙控功能。一般情況下，浮標(biāo)按照正常程序運(yùn)行；當(dāng)臺(tái)風(fēng)經(jīng)過浮標(biāo)海域或遇到中尺度渦等海洋現(xiàn)象時(shí)，可以通過北斗衛(wèi)星遠(yuǎn)程遙控浮標(biāo)調(diào)整測(cè)量參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高頻次剖面測(cè)量等。

此外，HM 2000型浮標(biāo)與美國(guó)產(chǎn)APEX型浮標(biāo)(約占全球Argo實(shí)時(shí)海洋觀測(cè)網(wǎng)中各型浮標(biāo)總數(shù)的47%)相比，在剖面最大測(cè)量深度、海面通信停留時(shí)長(zhǎng)和數(shù)據(jù)傳輸方式的便捷方面也具有較大的優(yōu)勢(shì)。

2.1 剖面測(cè)量深度

表2 APEX與HM 2000型浮標(biāo)剖面測(cè)量深度比較Table 2 Differences between HM 2000 and APEX in measurement depth

由APEX型浮標(biāo)和HM 2000型浮標(biāo)提供的用戶手冊(cè)可知，2種浮標(biāo)的最大觀測(cè)深度均可達(dá)到2 000 m。但在實(shí)際觀測(cè)(表2)中，發(fā)現(xiàn)前者幾乎難以達(dá)到這一深度，從而造成一些由Argo資料制作的網(wǎng)格數(shù)據(jù)產(chǎn)品中，最大觀測(cè)層只能選擇1 975 m，而不是2 000 m[5-7]。

由表2可知，APEX型浮標(biāo)的最大測(cè)量深度幾乎均沒有到達(dá)2 000 m，而HM 2000型浮標(biāo)在大多數(shù)情況下到達(dá)或超過了2 000 m，但同樣有個(gè)別深度淺于2 000 m。為了最大限度地保證剖面數(shù)據(jù)的完整性，并考慮到2 000 m深處實(shí)際等密度面的微小變化，建議在設(shè)置浮標(biāo)最大測(cè)量深度時(shí)，統(tǒng)一設(shè)定為2 010 m或2 020 m。

2.2 海面通信停留時(shí)長(zhǎng)

APEX 型浮標(biāo)的數(shù)據(jù)傳輸既有使用ARGOS衛(wèi)星通信的，也有采用銥衛(wèi)星通信的，在中國(guó)Argo實(shí)時(shí)資料中心網(wǎng)站上隨機(jī)各選取1個(gè)浮標(biāo)，與利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的HM 2000型浮標(biāo)的通信時(shí)長(zhǎng)(表3和表4)進(jìn)行對(duì)比分析。

表3 APEX與HM 2000型浮標(biāo)通信時(shí)長(zhǎng)比較Table 3 Differences between HM 2000 and APEX in transMission time consumed

表4 APEX與HM 2000型浮標(biāo)通信時(shí)長(zhǎng)比較Table 4 Differences between HM 2000 and APEX in transMission time consumed

從表3和表4可以看到，利用ARGOS通訊的APEX型浮標(biāo)的通信時(shí)長(zhǎng)普遍大于9 h，最長(zhǎng)達(dá)11 h 20min；而利用銥星通訊的浮標(biāo)通信時(shí)長(zhǎng)大都不超過1 h，最短的近 12 Min，但最長(zhǎng)達(dá)到了6 h 10 min。然而，HM 2000型浮標(biāo)的通信時(shí)長(zhǎng)卻均穩(wěn)定地保持在16～32 Min。由此可見，基于北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的短報(bào)文通信功能，HM 2000型浮標(biāo)極大縮短了浮標(biāo)在海面停留的時(shí)間，在降低系統(tǒng)功耗的同時(shí)，有效避免了被打撈、撞毀等人為風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸方式

圖4 APEX型(左)和HM 2000型(右)浮標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸方式Fig.4 Data transMission mode of APEX (left)and HM 2000(right)floats

利用ARGOS衛(wèi)星或銥衛(wèi)星通訊的APEX型浮標(biāo)的數(shù)據(jù)傳輸方式如圖4(左)。其上行數(shù)據(jù)(浮標(biāo)到地面控制中心或數(shù)據(jù)服務(wù)中心)經(jīng)衛(wèi)星發(fā)送至位于法國(guó)圖盧茲或美國(guó)馬里蘭的地面接收總站，再打包經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至浮標(biāo)用戶手中或中國(guó)Argo實(shí)時(shí)資料中心(控制中心)。而下行數(shù)據(jù)(由地面控制中心或數(shù)據(jù)服務(wù)中心到浮標(biāo))則先打包經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至國(guó)外(法國(guó)圖盧茲或美國(guó)馬里蘭)地面接收總站指定的郵箱，再由總站向衛(wèi)星發(fā)送后，再轉(zhuǎn)發(fā)給海上正在運(yùn)行的浮標(biāo)。

然而，HM 2000型浮標(biāo)的數(shù)據(jù)流(圖4右)通過北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)，浮標(biāo)用戶或數(shù)據(jù)服務(wù)中心可直接獲得浮標(biāo)剖面數(shù)據(jù)。因此，相比 APEX型浮標(biāo)，HM 2000型浮標(biāo)具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)剖面數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。HM 2000型浮標(biāo)在檢測(cè)到北斗衛(wèi)星信號(hào)后即可發(fā)送數(shù)據(jù)，通常控制中心或數(shù)據(jù)服務(wù)中心在3 s內(nèi)就可接收到該數(shù)據(jù)，20～30 Min就能夠發(fā)送完一個(gè)剖面的完整數(shù)據(jù)，再經(jīng)過數(shù)據(jù)服務(wù)中心對(duì)數(shù)據(jù)包解碼后，即刻可將溫度-深度垂直分布圖和鹽度-深度垂直分布圖顯示在監(jiān)視屏(圖5)上，便于操作人員或技術(shù)人員隨時(shí)檢查觀測(cè)剖面的完整性和觀測(cè)資料是否存在異常等。

圖5 HM 2000浮標(biāo)顯控軟件Fig.5 Display and control software of HM 2000 float

2)控制指令的實(shí)時(shí)傳輸。在HM 2000浮標(biāo)處于水面與衛(wèi)星通訊階段，通過控制中心(北斗剖面浮標(biāo)數(shù)據(jù)服務(wù)中心)可以向浮標(biāo)發(fā)送設(shè)定參數(shù)指令，如更改觀測(cè)周期、漂移深度、最大測(cè)量深度和測(cè)量間隔等參數(shù)，且浮標(biāo)收到指令后會(huì)即刻返回應(yīng)答，使得浮標(biāo)可以便捷地執(zhí)行各種參數(shù)條件下的周期測(cè)量。而APEX型浮標(biāo)的參數(shù)更改則要相對(duì)繁瑣得多。

3)數(shù)據(jù)的安全性。APEX型浮標(biāo)的數(shù)據(jù)均需通過國(guó)外(美國(guó)和法國(guó))的衛(wèi)星地面站接收，再分發(fā)給浮標(biāo)用戶，并由浮標(biāo)用戶各自對(duì)浮標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)解碼，不僅數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性受到影響，而且資料的完整、可靠性難以得到保證。而HM 2000型采用國(guó)產(chǎn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)傳輸，并由北斗剖面浮標(biāo)數(shù)據(jù)服務(wù)中心(杭州)統(tǒng)一接收、解碼，既可確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，更可保證資料的準(zhǔn)確和可靠性。

3 HM2000型浮標(biāo)的業(yè)務(wù)化應(yīng)用[8]

近5年來，HM 2000型浮標(biāo)經(jīng)過不斷優(yōu)化、改進(jìn)，其技術(shù)性能漸趨完善，并從國(guó)內(nèi)三三兩兩布放、試應(yīng)用，逐漸開始成批量(5個(gè)、10個(gè))布放，正式用于中國(guó)Argo大洋觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)中，同時(shí)已被國(guó)際Argo組織接納，其觀測(cè)資料通過世界氣象組織(WMO)的全球通訊系統(tǒng)(GTS)，以及互聯(lián)網(wǎng)(WWW、FTP)等與WMO及其國(guó)際Argo成員國(guó)交換共享，使得HM 2000型浮標(biāo)成為首個(gè)進(jìn)入全球Argo實(shí)時(shí)海洋觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)、維護(hù)的國(guó)產(chǎn)海洋觀測(cè)儀器設(shè)備。

圖6 整裝待發(fā)的HM 2000浮標(biāo)(上)及其在南海海域的布放位置(下)Fig.6 HM 2000 float prepared(left)and layout position (right)in South China Sea

2016年9至11月期間，由中國(guó)Argo計(jì)劃采購(gòu)、布放的10個(gè)HM 2000型剖面浮標(biāo)，正式拉開了由我國(guó)主導(dǎo)建設(shè)“南海Argo區(qū)域海洋觀測(cè)網(wǎng)”的序幕(圖6)[9]。

自2016年9月至2018年8月底，在南海業(yè)務(wù)運(yùn)行的14個(gè)HM 2000型浮標(biāo)，已經(jīng)獲得了2 100余條0～2 000 m水深內(nèi)的溫、鹽度剖面(圖7，深色線條表示)。圖中淺色線條代表由美國(guó)APEX型浮標(biāo)在2006年9月至2018年8月期間，獲得的12 600條0～1 500 m水深內(nèi)的溫、鹽度剖面。

從圖7不難發(fā)現(xiàn)，HM 2000型浮標(biāo)觀測(cè)的溫、鹽度剖面資料質(zhì)量較高，與APEX型浮標(biāo)的觀測(cè)結(jié)果完全吻合。關(guān)于HM 2000型浮標(biāo)與其他同類型浮標(biāo)的比測(cè)、分析結(jié)果，可以參考相關(guān)文獻(xiàn)[10]。由此可見，南海Argo區(qū)域海洋觀測(cè)網(wǎng)完全可以利用HM 2000型浮標(biāo)替代APEX型浮標(biāo)，由我國(guó)主導(dǎo)該區(qū)域海洋觀測(cè)網(wǎng)的建設(shè)與維護(hù)。

圖7 剖面浮標(biāo)觀測(cè)資料繪制的T-S點(diǎn)聚圖Fig.7 T-S point agglomeration graph of profile float observation

4 結(jié)束語(yǔ)

作為我國(guó)第一種躋身全球Argo實(shí)時(shí)海洋觀測(cè)網(wǎng)的海洋觀測(cè)儀器設(shè)備，HM 2000型剖面浮標(biāo)對(duì)于建設(shè)由我國(guó)主導(dǎo)的Argo區(qū)域海洋觀測(cè)網(wǎng)，是有明顯優(yōu)勢(shì)的。HM 2000型剖面浮標(biāo)也是我國(guó)自行研制的海洋儀器設(shè)備首次用于國(guó)際海洋合作調(diào)查計(jì)劃；同時(shí)，也標(biāo)志著我國(guó)BEIDOU已經(jīng)正式成為服務(wù)于全球Argo實(shí)時(shí)海洋觀測(cè)網(wǎng)信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?大衛(wèi)星系統(tǒng)之一。

但目前北斗剖面浮標(biāo)在全球Argo實(shí)時(shí)海洋觀測(cè)網(wǎng)中的地位微乎其微，希望能引起國(guó)家有關(guān)部門和相關(guān)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人(PI)的高度重視，并能通過各種途經(jīng)給予中國(guó)Argo計(jì)劃和國(guó)產(chǎn)剖面浮標(biāo)研制單位更大的支持和扶持。盡可能采購(gòu)和布放更多的北斗剖面浮標(biāo)，進(jìn)一步擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)剖面浮標(biāo)和北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的國(guó)際影響力，提高北斗剖面浮標(biāo)在全球Argo實(shí)時(shí)海洋觀測(cè)網(wǎng)中的占有率，讓世界氣象組織(WMO)和國(guó)際Argo計(jì)劃成員國(guó)能通過全球通訊系統(tǒng)(GTS)和互聯(lián)網(wǎng)(WWW、FTP)獲得更多的來自中國(guó)北斗剖面浮標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)。從而為各國(guó)海洋資源開發(fā)、海事安全、海洋運(yùn)輸、海洋漁業(yè)管理和近海工業(yè)，以及業(yè)務(wù)化海洋預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，更為人類應(yīng)對(duì)全球氣候變化做出積極貢獻(xiàn)。