海洋水文氣象多時空尺度資料來源分析

李帥，郭俊如，姜曉軼，白志鵬，宋軍，王漪

（1.大連海洋大學(xué) 海洋科技與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116023；2.大連海洋大學(xué) 應(yīng)用海洋學(xué)研究所，遼寧 大連116023；3.國家海洋信息中心，天津 300171；4.中國人民解放軍61741 部隊，北京 100094）

海洋是人類賴以生存環(huán)境的一部分，由于其蘊藏著豐富的生物資源、礦產(chǎn)資源、戰(zhàn)略資源以及強(qiáng)大的能量，對海洋的認(rèn)識、開發(fā)和利用已越來越受到國內(nèi)外的重視。海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取、處理、分析是海洋研究的首要工作（楊翼等，2014）。隨著海洋調(diào)查監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，各式各樣的海洋觀測儀器、設(shè)備和科考船相繼問世，從最初的單要素觀測、單船觀測，到現(xiàn)在的多種海洋要素同步觀測、多種方式結(jié)合觀測（宋轉(zhuǎn)玲等，2013），觀測方式和方法不斷完善。經(jīng)過長時間的海洋數(shù)據(jù)積累，海洋數(shù)據(jù)獲取量日益增多，尤其以衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為代表的海洋數(shù)據(jù)規(guī)模呈飛躍式增長（侯雪燕 等，2017）。國內(nèi)外的許多數(shù)據(jù)中心將獲取的大量海洋科學(xué)數(shù)據(jù)資料制作成多種數(shù)據(jù)集，其中部分資料可免費下載。由于海洋數(shù)據(jù)的獲取方式不同，海洋數(shù)據(jù)分類和處理有所差異。

在海洋大數(shù)據(jù)時代背景下，國內(nèi)外相繼建立了各自的海洋數(shù)據(jù)中心，提供了不同類別的海洋實時數(shù)據(jù)、海洋分析預(yù)報產(chǎn)品、數(shù)值模式產(chǎn)品等數(shù)據(jù)資料（邢文明，2014）。隨著海洋數(shù)據(jù)的開放與共享，人們對海洋的認(rèn)識不斷增強(qiáng)，對海洋信息服務(wù)的需求日益增長（李瀟等，2016）。然而，面對如此龐大數(shù)量的海洋數(shù)據(jù)，只有將海洋數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分類、充分利用和價值挖掘，才能為海洋環(huán)境預(yù)報、海洋防災(zāi)減災(zāi)、海上作業(yè)安全提供高質(zhì)量的信息服務(wù)和決策支持，因此需要清楚地了解目前常用的海洋數(shù)據(jù)資料及其特點（于婷等，2013）。本文通過介紹目前常用的海洋數(shù)據(jù)資料以及各個數(shù)據(jù)集的基本情況，使廣大海洋科研工作者對現(xiàn)存的海洋數(shù)據(jù)情況有更進(jìn)一步的了解，并能快速找到所需的數(shù)據(jù)資料。

1 國內(nèi)外主要海洋數(shù)據(jù)來源

目前國外海洋科學(xué)數(shù)據(jù)主要來源包括美國國家海洋大氣管理局（NOAA， National Oceanic and Atmospheric Administration）、歐洲太空局（FSA，F(xiàn)uropean Space Agency）、日本氣象廳（JMA，Japan Meteorological Agency）以及美國夏威夷大學(xué)亞洲-太平洋數(shù)據(jù)研究中心（APDRC，Asia-Pacific Data-Research Center）等。國內(nèi)海洋科學(xué)數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)源有國家海洋信息中心、中國科學(xué)院海洋研究所、國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心、中國極地研究中心、青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室、自然資源部各海洋研究所、大連海洋大學(xué)以及中國海洋大學(xué)海洋數(shù)據(jù)中心等。下面分別簡單介紹幾個國內(nèi)外主要數(shù)據(jù)源。

1.1 國外主要的海洋數(shù)據(jù)源

1.1.1 美國國家海洋大氣管理局（NOAA）

NOAA 是隸屬于美國商務(wù)部的科技部門，主要研究全球大氣和海洋變化，為相關(guān)部門提供對災(zāi)害天氣的預(yù)警以及海圖和空圖，利用和保護(hù)海洋和沿海資源，使人們對生活環(huán)境變化情況有更清楚的了解。其主要服務(wù)內(nèi)容包括日常的天氣預(yù)報、風(fēng)暴預(yù)報、氣候監(jiān)測、漁業(yè)管理、沿海恢復(fù)和海洋貿(mào)易支持等。NOAA 旗下有多個機(jī)構(gòu)，包括：國家環(huán)境信息中心（NCFI，National Centers for Fnvironmental Information）、國家環(huán)境預(yù)報中心（NCFP，National Centers for Fnvironmental Prediction）、國家大氣研究中心（NCAR，National Center for Atmospheric Research） 以及地球系統(tǒng)研究實驗室（FSRL，F(xiàn)arth System Research Laboratory）等。各個機(jī)構(gòu)提供不同類型的海洋數(shù)據(jù)服務(wù)。NOAA 網(wǎng)上發(fā)布的數(shù)據(jù)大部分是衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，由于衛(wèi)星上搭載的傳感器不同，以及探測區(qū)域不同，數(shù)據(jù)資料在分辨率和時空范圍上有所差異。常用的NOAA 數(shù)據(jù)有NCFP/NCAR 全球再分析數(shù)據(jù)，F(xiàn)NVISAT 衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，TOPFX/Poseidon 衛(wèi)星數(shù)據(jù)和GFOSAT 衛(wèi)星數(shù)據(jù)等。

1.1.2 歐洲太空局（FSA）

FSA 是歐洲國家組織和協(xié)調(diào)空間科學(xué)技術(shù)活動的機(jī)構(gòu)，目前擁有22 個成員國，該國際組織通過統(tǒng)籌協(xié)調(diào)成員的人力和財力資源，進(jìn)行歐洲國家范圍內(nèi)的計劃和活動。歐空局通過制定和實施歐洲太空計劃，了解地球和太空環(huán)境，發(fā)展基于衛(wèi)星的技術(shù)和服務(wù)，促進(jìn)歐洲工業(yè)的發(fā)展。歐空局發(fā)射了許多載有多種傳感器的衛(wèi)星，常用的數(shù)據(jù)大部分是衛(wèi)星數(shù)據(jù)，其中包括FRS-1、FRS-2 衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

1.1.3 日本氣象廳（JMA）

JMA 專門負(fù)責(zé)日本的氣象觀測、地震、火山及海嘯災(zāi)害等監(jiān)測工作。其基本業(yè)務(wù)是提供每天的氣象信息、地震、海嘯和火山活動等自然災(zāi)害信息。主要發(fā)布短期、一周和長期天氣預(yù)報以及臺風(fēng)、暴風(fēng)雪的警報和咨詢等。發(fā)布的數(shù)據(jù)資料包括氣象、地球環(huán)境與氣候、海洋、地震等要素。其中JMA 高分辨率日平均海表溫度格點分析數(shù)據(jù)（COBF-SST）是常用的數(shù)據(jù)之一。相關(guān)部門利用獲取的自然災(zāi)害信息，可及時采取災(zāi)害預(yù)防和避難等對應(yīng)措施，保護(hù)人民的生命與安全。

1.1.4 其他

除上述所提到的國外海洋科學(xué)數(shù)據(jù)源，國外主要海洋數(shù)據(jù)源還包括美國亞太數(shù)據(jù)研究中心（APDRC）、韓國氣象局（KMA，Korean Meteoro logical Administration）、法國海洋開發(fā)研究所（IFRFMFR，F(xiàn)rench Research Institute for the Fxploration of the Sea）、加拿大貝德福德海洋研究所（BIO，Bedford Institute of Oceanography）以及印度地球科學(xué)部（MoFS-Ministry of Farth Sciences）等。

1.2 國內(nèi)主要的海洋數(shù)據(jù)源

1.2.1 自然資源部

自然資源部組建于2018 年3 月，不再保留國土資源部、國家海洋局、國家測繪地理信息局。主要任務(wù)是對自然資源的開發(fā)利用和保護(hù)進(jìn)行監(jiān)管，建立空間規(guī)劃體系并實施，履行全民所有各類自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)，統(tǒng)一調(diào)查和確認(rèn)登記，建立自然資源有償使用制度，負(fù)責(zé)測繪和地質(zhì)勘查行業(yè)管理等工作。該部為用戶提供多種數(shù)據(jù)服務(wù)，包括土地、礦產(chǎn)、海洋、測繪、地質(zhì)和科技6 個領(lǐng)域的數(shù)據(jù)信息，其中海洋領(lǐng)域涉及的數(shù)據(jù)有中國海洋預(yù)報、國家海洋局公報、國家海洋局公告、中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報以及中國海洋災(zāi)害公報。

1.2.2 中國科學(xué)院

中國科學(xué)院成立于1949 年11 月，為中國自然科學(xué)最高學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、科學(xué)技術(shù)最高咨詢機(jī)構(gòu)、自然科學(xué)與高技術(shù)綜合研究發(fā)展中心。截至目前，全院共擁有12 個分院、100 多家科研院所、2 所直屬高校、1 所共建高校、130 多個國家重點實驗室和工程中心以及210 多個野外觀測臺站等，組織機(jī)構(gòu)數(shù)量龐大，獲取的數(shù)據(jù)資料也非常之多。以中國科學(xué)院海洋研究所為主，收集了多源海洋不同時空尺度的數(shù)據(jù)資料，并研制出標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)布到網(wǎng)上供廣大用戶下載使用。

1.2.3 中國氣象局

中國氣象局是中華人民共和國國務(wù)院直屬事業(yè)單位，主要承擔(dān)全國氣象工作的政府行政管理職能，負(fù)責(zé)全國氣象工作的組織管理。中國氣象局擁有中國氣象科學(xué)研究院、中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所等9 個國家級研究所以及國家氣象中心、國家衛(wèi)星氣象中心等9 個研究中心，全國現(xiàn)有2424 個氣象觀測站。目前我國已初步形成相對完備的現(xiàn)代化大氣綜合觀測系統(tǒng)，基本組成了由天氣預(yù)報、氣候預(yù)測、氣候資源開發(fā)與利用等構(gòu)成的氣象服務(wù)體系，服務(wù)領(lǐng)域涉及農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、交通、海洋等多個行業(yè)和部門。因此，該部門具有大量的氣象觀測資料，部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)布在中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)站上，可供用戶下載。

1.2.4 國家海洋信息中心

國家海洋信息中心隸屬于自然資源部，主要職能是管理國家海洋信息資源，指導(dǎo)、協(xié)調(diào)全國海洋信息化業(yè)務(wù)工作，為海洋經(jīng)濟(jì)、海洋管理、公益服務(wù)和海洋安全提供海洋信息的業(yè)務(wù)保障、技術(shù)支撐與服務(wù)。以國家海洋信息中心為主，中國科學(xué)院海洋研究所、大連海洋大學(xué)等分中心建設(shè)運營的國家海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心，致力于資源整合，數(shù)據(jù)共享，技術(shù)服務(wù)等工作，以將中心建成為國內(nèi)海洋領(lǐng)域信息資源最豐富、服務(wù)范圍最廣、實用性最強(qiáng)的海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心為目標(biāo)，結(jié)合目前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，不斷推動海洋大數(shù)據(jù)服務(wù)共享的進(jìn)程。該中心可為用戶提供實測數(shù)據(jù)服務(wù)、分析預(yù)報數(shù)據(jù)服務(wù)、專題信息產(chǎn)品服務(wù)、潮汐潮流預(yù)報服務(wù)和地圖服務(wù)。網(wǎng)上已發(fā)布了不同類型不同海洋氣象要素的數(shù)據(jù)集，大部分可免費下載。此外，國家海洋信息中心于2002 年成立了中國Argo 資料中心，負(fù)責(zé)國內(nèi)和全球Argo 浮標(biāo)資料的搜集、處理、管理、分發(fā)與共享服務(wù)，并長期業(yè)務(wù)化運行。

1.2.5 國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心

國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心是自然資源部直屬的財政補助事業(yè)單位，主要職能是負(fù)責(zé)我國海洋衛(wèi)星系列發(fā)展和衛(wèi)星海洋應(yīng)用工作，為海洋經(jīng)濟(jì)、海洋管理、公益服務(wù)及海洋安全提供保障和服務(wù)。目前我國已發(fā)射用來觀測海洋的衛(wèi)星有海洋水色環(huán)境衛(wèi)星（海洋一號，HY-1）、海洋動力環(huán)境衛(wèi)星（海洋二號，HY-2）、高分三號衛(wèi)星（GF-3）以及近期發(fā)射的中法海洋衛(wèi)星（CFOSAT），用于獲取我國近海和全球海洋水色水溫及海岸帶動態(tài)變化信息，全天時、全天候獲取海面風(fēng)場、海面高度、有效波高與海面溫度等海洋環(huán)境信息，以及全球大洋表風(fēng)、浪面積、土壤水分、粗糙度和極地冰蓋相關(guān)數(shù)據(jù)，具有高精度及同步觀測優(yōu)點。未來將發(fā)射海洋雷達(dá)衛(wèi)星（海洋三號，HY-3），用于監(jiān)視海島、海岸帶、海上目標(biāo)、海上溢油、海冰、內(nèi)波等信息。這些衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)產(chǎn)品可為全球氣候變化研究提供基礎(chǔ)信息，為國家的海洋防災(zāi)減災(zāi)、氣候變化提供重要的數(shù)據(jù)支持。

1.2.6 自然資源部第二海洋研究所-中國Argo 實時資料中心

自然資源部第二海洋研究所隸屬于自然資源部，是一所綜合性公益性海洋研究機(jī)構(gòu)，并且建有自然資源部系統(tǒng)內(nèi)唯一一個國家重點實驗室（衛(wèi)星海洋動力學(xué)國家重點實驗室）。主要從事中國海、大洋和極地海洋科學(xué)研究，海洋環(huán)境與資源探測、勘探的高新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用。由自然資源部第二海洋研究所建設(shè)運營的中國Argo 實時資料中心網(wǎng)，在網(wǎng)站上更新發(fā)布Argo 浮標(biāo)數(shù)據(jù)。中國Argo 計劃自2002 年初組織實施以來，已經(jīng)在太平洋、印度洋等海域投放了427 個Argo 剖面浮標(biāo)，目前有98個浮標(biāo)仍在海上正常工作。全球Argo 實時海洋觀測網(wǎng)已累積獲取超過200 萬條溫鹽度剖面資料。中國Argo 實時資料中心是中國Argo 資料中心的一個重要組成部分，承擔(dān)中國Argo 浮標(biāo)的布放、實時資料的接收和處理、資料質(zhì)量控制技術(shù)方法研究與開發(fā)，以及快速向項目承擔(dān)單位和相關(guān)部門提供Argo 資料，及時反映我國科學(xué)家在Argo 資料應(yīng)用研究方面所取得的成果等工作。網(wǎng)站提供的服務(wù)有實時資料、數(shù)據(jù)產(chǎn)品等。實時資料數(shù)據(jù)內(nèi)容包括核心Argo 數(shù)據(jù)和BGC-Argo 數(shù)據(jù)，按數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方式又可分為實時剖面數(shù)據(jù)和延時剖面數(shù)據(jù)，此外還包括9 種數(shù)據(jù)產(chǎn)品。

1.2.7 自然資源部第一海洋研究所

自然資源部第一海洋研究所隸屬于自然資源部，是從事基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和社會公益服務(wù)的綜合性海洋研究所。主要研究領(lǐng)域為中國近海、大洋和極地海域自然環(huán)境要素分布及變化規(guī)律?！鞍垺备?biāo)由自然資源部第一海洋研究所自主集成研發(fā)，是國內(nèi)首套7 000 m 級深海氣候觀測系統(tǒng)，主要布放在季風(fēng)爆發(fā)的關(guān)鍵海區(qū)，并將觀測數(shù)據(jù)同步上傳到電信系統(tǒng)，與世界各大業(yè)務(wù)預(yù)報中心共享。該浮標(biāo)不僅可觀測海表溫度、氣壓、風(fēng)速風(fēng)向、相對濕度等參量，還可以通過感應(yīng)耦合傳輸技術(shù)實時采集海洋表層至深層的海水溫度、鹽度、海流、溶解氧等重要海洋參數(shù)。獲取的現(xiàn)場觀測資料對于認(rèn)識海洋動力環(huán)境和大氣環(huán)流特征、掌握海氣相互作用規(guī)律、提高海洋數(shù)值模式模擬能力等具有重大意義。

1.2.8 中國科學(xué)院海洋研究所

中國科學(xué)院海洋研究所是新中國第一個專門從事海洋科學(xué)研究的機(jī)構(gòu)，是我國海洋科學(xué)的發(fā)源地。目前仍是我國規(guī)模最大、綜合實力最強(qiáng)的海洋研究機(jī)構(gòu)之一。由該所建設(shè)和管理的海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)中心提供了不同類別的數(shù)據(jù)庫，其中包括專題分類數(shù)據(jù)庫、學(xué)科分類數(shù)據(jù)庫和WebGis 數(shù)據(jù)庫。而每個數(shù)據(jù)庫又可分為不同種類的數(shù)據(jù)，其中專題數(shù)據(jù)庫又有海洋專項數(shù)據(jù)庫、中國近海觀測研究網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、開放航次數(shù)據(jù)庫以及國際共享資料數(shù)據(jù)庫等分類；學(xué)科領(lǐng)域分為海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)、海洋生物以及物理海洋。海洋科學(xué)大數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站提供的海洋科學(xué)數(shù)據(jù)類型涉及常規(guī)觀測資料（如浮標(biāo)資料、潛標(biāo)資料、CTD 資料以及航次觀測資料等）和遙感資料?？蒲腥藛T可根據(jù)自己的需要申請下載數(shù)據(jù)。

1.2.9 中國極地研究中心

中國極地研究中心前身為中國極地研究所，是我國唯一專門從事極地科考的科研機(jī)構(gòu)和保障業(yè)務(wù)中心。中國極地研究中心建設(shè)運營了中國南北極數(shù)據(jù)中心網(wǎng)站（前身為中國極地科學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)），2003 年該系統(tǒng)加入了“國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)”，隨后又完成建設(shè)了極地區(qū)域海洋共享運行服務(wù)中心平臺（簡稱極地區(qū)域中心）。極地區(qū)域中心提供大量海洋科學(xué)數(shù)據(jù)資料，其中包括極地海洋學(xué)、極地資源與環(huán)境科學(xué)、極地地質(zhì)與地球物理學(xué)以及極地大氣科學(xué)等學(xué)科開展的科學(xué)觀測長時間序列、多參數(shù)的常規(guī)觀測數(shù)據(jù)和樣品分析數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)資源涉及的區(qū)域有南極冰蓋最高點Dome A 區(qū)域、南極中山站區(qū)、北冰洋白令海以及加拿大海盆等。極地區(qū)域中心網(wǎng)站發(fā)布的數(shù)據(jù)資源全部免費共享，為廣大科研工作者獲取所需數(shù)據(jù)提供了便利。

1.2.10 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室

青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室（簡稱“海洋試點國家實驗室”）是由科技部、山東省、青島市共同建設(shè)，圍繞國家海洋發(fā)展戰(zhàn)略，充分調(diào)動中央各部門及地方的積極性，整合全國海洋科技資源，建成協(xié)同創(chuàng)新的科研體系，開展重大科技任務(wù)攻關(guān)。實驗室設(shè)有公共平臺服務(wù)，面向國內(nèi)外開放共享，包括6 個不同方向的平臺：（1）高性能科學(xué)計算與系統(tǒng)仿真平臺；（2）深遠(yuǎn)?？茖W(xué)考察船共享平臺；（3）海洋創(chuàng)新藥物篩選與評價平臺；（4）海洋同位素與地質(zhì)年代測試平臺；（5）海洋高端儀器設(shè)備研發(fā)平臺；（6）海洋分子生物技術(shù)公共平臺。該平臺的建設(shè)運行對我國海洋科技的快速發(fā)展具有重要意義。海洋國家實驗室于2016 年在學(xué)術(shù)年會上正式啟用海洋數(shù)據(jù)共享平臺。

1.2.11 國家氣象信息中心

國家氣象信息中心是中國氣象局直屬事業(yè)單位，承擔(dān)全球觀測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和氣象產(chǎn)品的收集分發(fā)、氣象數(shù)據(jù)加工處理與歸檔管理、氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品研發(fā)與服務(wù)、高性能計算資源調(diào)度與并行計算技術(shù)支持、參與世界氣象組織數(shù)據(jù)交換等任務(wù)職責(zé)。該中心建設(shè)了中國氣象數(shù)據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心（中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)），中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)服務(wù)模式分為在線數(shù)據(jù)服務(wù)和離線數(shù)據(jù)服務(wù)兩種，發(fā)布的數(shù)據(jù)資料有地面氣象資料、高空氣象資料、衛(wèi)星探測資料、天氣雷達(dá)資料、海洋資料以及數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品資料等，均可免費下載。

1.2.12 大連海洋大學(xué)

大連海洋大學(xué)負(fù)責(zé)國家海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心大連分中心的建設(shè)與運營，該分中心于2018年揭牌成立，定位為“國家海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心”在東北亞大區(qū)的服務(wù)中心。分中心結(jié)合大連海洋大學(xué)在海洋生物學(xué)、海洋環(huán)境科學(xué)、應(yīng)用海洋學(xué)、海洋信息科學(xué)以及海洋大數(shù)據(jù)等方面的區(qū)域海洋學(xué)資料積累及專業(yè)優(yōu)勢，旨在建立面向社會公眾、科研人員、領(lǐng)域企業(yè)等不同服務(wù)對象的北方海洋科學(xué)數(shù)據(jù)共享門戶；針對平臺用戶的不同需要，分中心可以提供海洋專業(yè)領(lǐng)域不同分類、不同形式的數(shù)據(jù)服務(wù)；并為平臺用戶提供特定的數(shù)據(jù)分享通道與審批機(jī)制。目前，大連海洋大學(xué)數(shù)據(jù)平臺已初步設(shè)立了共享門戶網(wǎng)站，并針對數(shù)值產(chǎn)品、海洋生物、水文氣象、海洋化學(xué)、海洋遙感、海洋物理、海洋地質(zhì)、社科經(jīng)濟(jì)、基礎(chǔ)地理以及海洋知識等10 個類別，分別構(gòu)建了共享數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和部分基于先進(jìn)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的在線地圖服務(wù)系統(tǒng)，該網(wǎng)站已成為國內(nèi)海洋科學(xué)數(shù)據(jù)的主要檢索與下載渠道之一。

1.2.13 其他

除上述提到的國內(nèi)主要數(shù)據(jù)源外，中國科學(xué)院南海海洋研究所、香港天文臺、臺灣氣象局等也都提供了不同類型的海洋科學(xué)數(shù)據(jù)。

表1 國內(nèi)外主要數(shù)據(jù)源及其網(wǎng)址

續(xù)表

2 數(shù)據(jù)類型

海洋數(shù)據(jù)沒有固定的分類標(biāo)準(zhǔn)（蔡秀芳，2011），可以按照數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)來源、海洋要素、數(shù)據(jù)時空分布情況等分類方式進(jìn)行分類（朱星明等，2008）。本文將海洋科學(xué)數(shù)據(jù)分類為基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、海洋調(diào)查觀測數(shù)據(jù)、海洋再分析數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

2.1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要指地形水深數(shù)據(jù)（侯京明等，2012）。由于研究海洋科學(xué)的科學(xué)家們常利用地形水深數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，因此，本文簡單介紹幾類常用的地形數(shù)據(jù)，包括美國國家海洋大氣局（NOAA）所提供的FTOPO 地形水深數(shù)據(jù)，全球海陸地形數(shù)據(jù)庫（GFBCO， General Bathymetric Chart of the Oceans），“中國海標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)緯度水深和基準(zhǔn)面數(shù)據(jù)表”格點化水深資料。

2.1.1 美國地形水深數(shù)據(jù)

FTOP 數(shù)據(jù)是由美國國家地球物理中心發(fā)布的地形數(shù)據(jù)集（NGDC，National Geophysical Data Center），現(xiàn)有5＇、2＇、1＇三種不同空間分辨率的數(shù)據(jù)集。FTOPO5 地形數(shù)據(jù)來源于多個國家和不同地區(qū)提供的數(shù)據(jù)庫，并于1988 年由Margo Fdwards組合成一套完整的數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)單位為m，水平分辨率為5＇×5＇，其主要部分包括WDB（世界數(shù)據(jù)庫II）、全球范圍內(nèi)的海拔水深5＇網(wǎng)格數(shù)據(jù)、美國附近48 個地區(qū)其分辨率為30＂的海拔和沿岸水深數(shù)據(jù)。FTOPO2 數(shù)據(jù)的緯度范圍從90°N 至89°58＇S，經(jīng)度范圍從180°W 至179°58＇F。繼該數(shù)據(jù)集后，2006 年又發(fā)布了FTOPO2v2 數(shù)據(jù)集，相比上一版本的數(shù)據(jù)，去除了單元格西向偏差和北極的冗余數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率提高。其經(jīng)度范圍為180°W 至180°F,緯度范圍為90°S 至90°N，在美國附近海域地形數(shù)據(jù)分辨率可達(dá)3＂。FTOPO1 數(shù)據(jù)集整合了陸地地形和海洋水深，在FTOPO5 和FTOPO2 數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上又增加了冰面數(shù)據(jù)（包括南極和格陵蘭島的冰面）和巖基數(shù)據(jù)（冰原底部），因該數(shù)據(jù)覆蓋更加全面，精度更高，更加受到科研工作者的青睞。FTOP 數(shù)據(jù)是經(jīng)過了網(wǎng)格化處理過的數(shù)據(jù)，因此常被用于海洋數(shù)值模式的大尺度分析。

2.1.2 通用大洋水深制圖數(shù)據(jù)

通用大洋水深制圖（GFBCO）數(shù)據(jù)是由國際海道測量組織（IHO） 和政府間海洋學(xué)會（IOC）聯(lián)合發(fā)布的數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)融合了多種數(shù)據(jù)集在內(nèi)的世界大洋海底地形數(shù)據(jù)集，包括全球測深網(wǎng)格（海洋和陸地），海底特征名稱，網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)和繪制海洋測深地圖（李四海，2015）。該數(shù)據(jù)目前有1＇和30＂兩種不同分辨率格式。GFBCO-1＇網(wǎng)格是一種海洋和陸地的連續(xù)地形模型，空間分辨率為1＇，網(wǎng)格主要基于GFBCO 數(shù)字地圖集中包含的側(cè)身輪廓，文件格式只有NetCDF（Network Common Data Form） 格式，全局網(wǎng)格壓縮文件大小為270 MB。GFBCO-30＂水深網(wǎng)格數(shù)據(jù)目前的版本是GFBCO_2014，空間分辨率為30＂，文件格式有NetCDF，F(xiàn)sri ASCII 柵格或INT 16 Geo Tiff 格式，全局網(wǎng)格壓縮文件為1.1GB。

由林美華等（1999）出版的地形數(shù)據(jù)表在中國海域沿岸具有相對較高的空間分辨率，空間分辨率大小為5＇，相對于其他地形數(shù)據(jù)而言具有一定的優(yōu)勢，更適用于研究中國海域。

2.2 衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)

隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)快速發(fā)展，各國相繼發(fā)射了一系列用于觀測與研究海洋、氣象的衛(wèi)星。相對其他類型觀測數(shù)據(jù)而言，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)具有較易獲取，觀測變量較多，影像分辨率較高，數(shù)據(jù)覆蓋較廣等優(yōu)勢（師艷子等，2018）。國外用于海洋觀測的衛(wèi)星有美國的Seasat-A 衛(wèi)星，GFOSAT 系列衛(wèi)星和TOPFX/Poseidon 系列衛(wèi)星，歐空局的FNVISAT-1衛(wèi)星等，國內(nèi)有海洋一號、二號衛(wèi)星，風(fēng)云系列衛(wèi)星，海洋資源衛(wèi)星，高分系列衛(wèi)星以及中法海洋衛(wèi)星等。衛(wèi)星上搭載有功能不同的傳感器，以獲取特定要素的海洋數(shù)據(jù)資料。常用的傳感器有輻射計、散射計、衛(wèi)星高度計、合成孔徑雷達(dá)等。下面針對衛(wèi)星中特定傳感器獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行舉例說明。

2.2.1 輻射計數(shù)據(jù)

AVHRR（Advanced Very High Resolution Radiometer）改進(jìn)型的甚高分辨率輻射計，是NOAA系列衛(wèi)星中的主要探測儀器。AVHRR 傳感器設(shè)有五個波段，分別為可見光波段，近紅外波段，中紅外波段，熱紅外波段，其中，熱紅外波段又分為兩個波段范圍，各波段的探測目標(biāo)及用途各不相同（楊娜，2006）。AVHRR 傳感器星下點分辨率為1.1km，數(shù)據(jù)空間分辨率低，數(shù)據(jù)處理相對簡單，數(shù)據(jù)量豐富，時間分辨率高（孫志偉，2013）。該傳感器獲得的數(shù)據(jù)可以用來反演海表面溫度，葉綠素濃度，地表植被覆蓋情況等，反演的結(jié)果分辨率高、可信度強(qiáng)。

例如 NOAA 提供的海表面溫度數(shù)據(jù)產(chǎn)品（Daily OISST），數(shù)據(jù)下載地址：https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/satellite-data/satellite-data-access-datasets。該產(chǎn)品利用最優(yōu)插值法（OI，Optimal Interpolation）處理元數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)源的不同形成了兩種新的高分辨率海面溫度（SST，Sea Surface Temperature）分析產(chǎn)品，一種產(chǎn)品使用的數(shù)據(jù)源為AVHRR 紅外衛(wèi)星遙感海表面溫度數(shù)據(jù)；另一種產(chǎn)品的數(shù)據(jù)源為搭載在NASA（National Aeronautics and Space Administration） 地球觀測系統(tǒng)衛(wèi)星上的AVHRR 和改進(jìn)的微波掃描輻射計（AMSR，Advanced Microwave Scanning Radiometer）獲得的SST 數(shù)據(jù)，兩種分析產(chǎn)品的空間網(wǎng)分辨率為0.25°，時間分辨率為1 天，其空間范圍為全球海洋，時間范圍從1981 年到現(xiàn)在，產(chǎn)品為日平均數(shù)據(jù)。

中分辨率成像光譜儀（MODIS，Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer），是美國宇航局發(fā)射的Terra 和Aqua 衛(wèi)星上的一個重要傳感器，目前應(yīng)用比較廣泛。MODIS 屬于被動式成像分光輻射計，包括36 個光譜波段，從可見光到熱紅外全光譜覆蓋，因此可以同時提供大氣、陸地、海洋領(lǐng)域的全球觀測數(shù)據(jù)信息。傳感器的地表分辨率為0.25～1 km，觀測頻率為每1～2 天觀測地球表面一次（錢莉等，2011）。測量變量包括陸地溫度、海表溫度、葉綠素濃度、氣溶膠濃度、大氣溫度、云層厚度等。MODIS 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品根據(jù)處理級別的不同分為0 級、1 級、2 級、3 級及以上數(shù)據(jù)產(chǎn)品，其中，2 級以上產(chǎn)品應(yīng)用較多。根據(jù)產(chǎn)品類型的不同，可分為一級數(shù)據(jù)產(chǎn)品、陸地標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品、大氣標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品和海洋標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品四種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型。

除以上介紹的輻射計以外，常用的微波輻射計還有TMI、AMSR-F、AMSR-2，以及我國FY- 3衛(wèi)星搭載的MWRI，HY-2 衛(wèi)星搭載的RAD 等。

2.2.2 散射計數(shù)據(jù)

歐空局于1991 年發(fā)射了FSA-1 衛(wèi)星（Furopean Space Agency Remote Sensing Satellite），用于對海洋動力基本要素進(jìn)行觀測。AMI Wind Mode 散射計是該衛(wèi)星上一種主動式微波傳感器，工作頻率為C 波段。FSA-1 衛(wèi)星掃過的寬度為500 km，衛(wèi)星上設(shè)有前向、側(cè)向、后向三個不同角度的單極化天線，能夠消除部分?jǐn)?shù)據(jù)解譯時出現(xiàn)的風(fēng)向模糊，使得測量的海面雷達(dá)后向散射能量更準(zhǔn)確（劉宇昕等，2013）。利用此傳感器數(shù)據(jù)反演的風(fēng)場數(shù)據(jù)變量包括風(fēng)速、風(fēng)向，數(shù)據(jù)資料的風(fēng)速范圍為1～24 m/s，誤差范圍為2 m/s，風(fēng)向范圍為0°～360°全方位，誤差精度為20°。風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品是一組分布在500 km×500 km 海域內(nèi)19×19 個點的風(fēng)矢量，其分辨率為25 km×25 km。在一個軌道周期內(nèi)，可產(chǎn)生70 個500 km×500 km 區(qū)域的產(chǎn)品。

美國宇航局于1999 年發(fā)射了QuickSCAT 衛(wèi)星（quick scatter satellite），Sea Winds 散射計是該衛(wèi)星上一個主要的傳感器，工作頻率為Ku 波段，常用于測量海表面風(fēng)場。衛(wèi)星天線掃描刈幅寬為1 800 km，覆蓋范圍可達(dá)全球海洋區(qū)域的90 %以上。其數(shù)據(jù)產(chǎn)品由美國宇航局噴氣推進(jìn)實驗室物理海洋數(shù)據(jù)存檔中心（PODAAC，Physical Oceanography Data Active Archive Center）發(fā)布、管理和維護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品，逐日更新，其空間分辨率為25 km×25 km。利用衛(wèi)星反演的近實時風(fēng)數(shù)據(jù)，結(jié)合大氣及海洋數(shù)值預(yù)報模型，可以提高全球大氣與海洋的預(yù)報精度，滿足更多人的需求（高留喜等，2014），該衛(wèi)星由于天線故障已于2009年停止運行，衛(wèi)星服役期間獲取了大量的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，可供學(xué)者和研究人員進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的研究。

歐洲太空局（FSA）于2006 年發(fā)射了Metop-A 氣象衛(wèi)星，衛(wèi)星上載有ASCAT（Advanced SCATterometer）微波散射計，該衛(wèi)星傳感器汲取了美國 NSCAT、QuickSCAT 和歐洲FRS 等衛(wèi)星傳感器的經(jīng)驗，散射計性能更加優(yōu)越，反演的海洋風(fēng)場數(shù)據(jù)精度更高。ASCAT 的工作頻率為C 波段，相對于工作頻率為Ku 波段的Sea Winds 散射計，其性能受降雨影響較?。◤堅龊５?，2013）。衛(wèi)星所測數(shù)據(jù)為海洋表面上10 m 高度的風(fēng)矢量數(shù)據(jù)，目前歐洲衛(wèi)星氣象組織發(fā)布的ASCAT 業(yè)務(wù)風(fēng)場數(shù)據(jù)產(chǎn)品有三種，分別為25 km 和12.5 km 分辨率的海洋風(fēng)場、12.5 km 分辨率的近岸海洋風(fēng)場產(chǎn)品，空間范圍為全球海洋。

中國于2011 年成功發(fā)射了“海洋二號”衛(wèi)星，該衛(wèi)星是中國第一顆海洋動力環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星，可用于全天時、全天候獲取我國近海和全球范圍的海面風(fēng)場、海面高度、有效波高與海面溫度等海洋動力環(huán)境信息，遙感載荷包括微波散射計、雷達(dá)高度計和微波輻射計等（鄒巨洪等，2017）。其中衛(wèi)星上搭載的HSCAT 微波散射計，主要用于全球海面風(fēng)矢量觀測，風(fēng)速測量范圍4～24 m/s，風(fēng)速精度為2 m/s；風(fēng)向測量范圍0°～360°，風(fēng)向精度為±20°。海洋二號衛(wèi)星微波散射計數(shù)據(jù)產(chǎn)品分為四種，分別是L1B 級數(shù)據(jù)產(chǎn)品、L2A 級數(shù)據(jù)產(chǎn)品、L2B 級數(shù)據(jù)產(chǎn)品和L3B 級數(shù)據(jù)產(chǎn)品，可為災(zāi)害性海況預(yù)警預(yù)報提供實測數(shù)據(jù)。

2.2.3 衛(wèi)星高度計數(shù)據(jù)

衛(wèi)星高度計通常用來測量海表面高度、有效波高、海面地形等要素數(shù)據(jù)，可以利用衛(wèi)星高度計資料分析海洋動力過程及中尺度海洋現(xiàn)象（宋婷婷等，2013）。1991 年歐洲太空局發(fā)射了FRS-1 衛(wèi)星，其星載高度計的測量精度為3 cm。1992 年美國宇航局和法國國家空間研究中心聯(lián)合發(fā)射了TOPFX/Poseidon 衛(wèi)星（后面簡稱T/P 衛(wèi)星），其搭載的高度計傳感器所測得的海平面高度數(shù)據(jù)精度可達(dá)2.4 cm，對于平靜的海面其水平分辨率可以達(dá)到2.2 km，標(biāo)準(zhǔn)偏差在±14 cm 之間。2001 年美國和法國聯(lián)合發(fā)射的Jason-1 衛(wèi)星相對于T/P 衛(wèi)星，儀器設(shè)備進(jìn)行了修正，除了測量精度變?yōu)?.0 cm，其他指標(biāo)與T/P 衛(wèi)星一致（謝辛等，2013）。由歐空局發(fā)射的FNVISAT-1 衛(wèi)星，搭載的雷達(dá)高度計RA-2，工作在Ku 波段，該高度計相比T/P 衛(wèi)星和Jason 衛(wèi)星上的高度計，在平靜海面條件下的水平分辨率更高，達(dá)到1.7 km（楊磊等，2012）。2011年我國發(fā)射了海洋二號衛(wèi)星HY-2A，星上搭載的雷達(dá)高度計，為雙頻雷達(dá)高度計，采用脈沖有限工作方式測量海面高度、有效波高和海面風(fēng)速。該高度計在20 m 有效波高條件下測高精度為4 cm，在4 m 有效波高條件下測高精度達(dá)2 cm。

2.2.4 合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)

合成孔徑雷達(dá)（SAR）是一種主動式微波遙感成像雷達(dá)，通常用于觀測海表面風(fēng)、內(nèi)波、海浪（李穎等，2017），其次，還能監(jiān)測海冰情況和海上溢油，具有全天時、全天候及穿透一切地物成像的優(yōu)點（花磊等，2003）。隨著星載雷達(dá)的飛速發(fā)展，按照工作方式的不同，雷達(dá)可分為地面雷達(dá)、航空雷達(dá)和航天雷達(dá)，測量方式也從單波段、單極化發(fā)展到多波段、多極化（王兵，2006）。歐空局發(fā)射的Fnvisat-1 衛(wèi)星上載有ASAR 傳感器，衛(wèi)星有同極化和交叉化兩種極化模式、5 種工作方式、寬幅成像等特點。ASAR 數(shù)據(jù)產(chǎn)品可分為原始數(shù)據(jù)、0 級產(chǎn)品、1B 級產(chǎn)品和2 級產(chǎn)品（李苗 等，2012）；2002 年美國宇航局發(fā)射的LightSAR 衛(wèi)星，星上載有L 波段多極化及具有干涉測量、掃描模式的實用化成像雷達(dá)。日本在2006 年發(fā)射了ALOS 衛(wèi)星，衛(wèi)星上搭載PALSAR 雷達(dá)傳感器，此傳感器具有高分辨率、掃描式合成孔徑雷達(dá)、極化三種觀測方式，可用于全天時全天候?qū)Φ赜^測，當(dāng)側(cè)視角度為41.5°時，傳感器的觀測區(qū)域在87.8°N至75.9 °S 之間，數(shù)據(jù)產(chǎn)品有1.0 級、1.1 級和1.5 級三類產(chǎn)品（凌宇飛等，2009）。

2.2.5 其他遙感數(shù)據(jù)

自2013 年4 月我國成功發(fā)射第一顆高分辨率對地觀測衛(wèi)星（高分一號，GF-1）起，為了加強(qiáng)對陸地、海洋、氣象的研究，又相繼發(fā)射了多個高分衛(wèi)星。GF-1 衛(wèi)星搭載了兩臺2 m 分辨率全色/8m分辨率多光譜相機(jī)，四臺16 m 分辨率多光譜相機(jī)，該衛(wèi)星突破了高空間分辨率、多光譜與寬覆蓋相結(jié)合的光學(xué)遙感關(guān)鍵技術(shù)，能夠為相關(guān)部門提供高精度、寬范圍的空間觀測服務(wù)（孫苗等，2018）。由于傳感器和衛(wèi)星技術(shù)不斷提高，在空間高光譜分辨率和高精度觀測能力上都有了很大的進(jìn)步，影響空間分辨率從米級發(fā)展到亞米級，運行軌道從太陽同步回歸軌道到高軌，監(jiān)測對象也從陸地轉(zhuǎn)向海洋。高分?jǐn)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品可分為0 級、1 級、2 級，由于高分?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)品具有高分辨率、覆蓋范圍廣等優(yōu)點，能夠為土地利用監(jiān)測、城市規(guī)劃、海洋氣象監(jiān)測預(yù)報等領(lǐng)域提供參考依據(jù)。

2.3 海洋調(diào)查觀測數(shù)據(jù)

隨著海洋事業(yè)的發(fā)展，海洋觀測儀器，海洋調(diào)查船技術(shù)都有了明顯的提高，海洋調(diào)查觀測數(shù)據(jù)多種多樣，數(shù)據(jù)分類方式存在差異（侍茂崇 等，2008）。根據(jù)海洋數(shù)據(jù)類型的不同，可按學(xué)科分為海洋生物、海洋化學(xué)、海洋遙感、海洋物理、海洋地質(zhì)等（鄧清漪等，2016），按觀測要素類別又可分為水文要素和氣象要素，其中，水文要素包括海水溫度、鹽度、海表面高度、葉綠素濃度、海流流速等；氣象要素包括氣溫、氣壓、風(fēng)速、相對濕度、云量等（楊揚等，2017）。下面詳細(xì)介紹幾種國家海洋科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺上發(fā)布的數(shù)據(jù)集（主要涉及海洋觀測站和船舶觀測數(shù)據(jù)）和中國Argo 實時資料中心提供的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，供研究者參考和使用。

2.3.1 全球海平面觀測數(shù)據(jù)集

全球海平面觀測數(shù)據(jù)為整點逐時水位數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)格式為ASCII 碼格式，計量單位為cm，每日的逐時潮高分為上半天（0 時-11 時） 和下半天（12 時-23 時），涉及的空間范圍為全球海域，時間范圍從1946—2017 年，共計10 500 個文件，數(shù)據(jù)大小為0.73GB，數(shù)據(jù)為延時數(shù)據(jù)，每季度更新一次。文件內(nèi)容分為表頭信息和數(shù)據(jù)，前者包括GLOSS（Global Sea Level Observing System）資料站名、經(jīng)度、緯度、觀測年月和觀測時區(qū)，后者包括觀測日期和逐時潮高。

2.3.2 波浪和風(fēng)場數(shù)據(jù)集

波浪風(fēng)場數(shù)據(jù)集為延時數(shù)據(jù)集，原始數(shù)據(jù)來源于中國石島、小麥島、連云港、銀水川四個海洋觀測站自1996 年1 月以來的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過解碼、格式檢查、代碼轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、自動質(zhì)量控制、可視化檢查以及校準(zhǔn)等數(shù)據(jù)處理過程，形成了一套標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集每月更新一次，數(shù)據(jù)格式為ASCII 碼格式，四個海洋觀測站的代碼分別為001，002，003，004。數(shù)據(jù)文件名包括觀測年份、月份和觀測站。數(shù)據(jù)變量包括風(fēng)向、風(fēng)速、有效波高、水深等。

2.3.3 中國臺站觀測數(shù)據(jù)集

中國臺站觀測數(shù)據(jù)集涵蓋了自1999 年5 月以來，中國13 個海洋觀測站的多要素準(zhǔn)實時數(shù)據(jù)，并經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，形成了標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集。文件格式根據(jù)時間范圍的不同分為3 個版本，1999—2010 年間的數(shù)據(jù)采用1.0 版本格式，2010 年的數(shù)據(jù)采用2.0 版本格式，2010 年之后的數(shù)據(jù)采用3.0的版本格式，由于版本不同，數(shù)據(jù)包含的變量內(nèi)容也不相同。以最新的版本為例，包括的觀測要素有氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、海水溫度、波高、波周期等。該數(shù)據(jù)格式為ASCII 碼，文件名包含觀測站代碼、觀測年份、觀測月份三部分信息。

2.3.4 中國船舶觀測數(shù)據(jù)集

中國船舶觀測數(shù)據(jù)指的是利用海洋調(diào)查船或科考船，通過走航觀測或定點觀測獲得的數(shù)據(jù)，再經(jīng)過多次數(shù)據(jù)處理，最終形成的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)集。此數(shù)據(jù)集為月平均延時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為ASCII 格式，數(shù)據(jù)覆蓋的時間范圍為1999 年5 月—2003 年9月，數(shù)據(jù)文件名包括數(shù)據(jù)類型代碼和觀測年月，例如：Cship199910。數(shù)據(jù)集包含的要素有氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓、海水溫度以及波高等，每個文件中包含多艘調(diào)查船的觀測數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)集涉及的環(huán)境要素較多，能夠滿足用戶對多要素數(shù)據(jù)的需求。

2.3.5 全球Argo 網(wǎng)格化產(chǎn)品數(shù)據(jù)

全球Argo 網(wǎng)格化產(chǎn)品數(shù)據(jù)是中國Argo 實時資料中心網(wǎng)發(fā)布的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，其使用的Argo 原始觀測數(shù)據(jù)來源于法國Argo 數(shù)據(jù)中心，共包含了10 個中心的浮標(biāo)資料。通過對Argo 剖面資料進(jìn)行質(zhì)量控制，剔除毛刺和尖峰數(shù)據(jù)，并采用全三維空間多重網(wǎng)格三維變分?jǐn)?shù)據(jù)同化方法，以歷年各月氣候態(tài)產(chǎn)品作為背景場，同化各月的現(xiàn)場Argo 觀測資料，形成歷年各月Argo 網(wǎng)格化產(chǎn)品。該產(chǎn)品的時間范圍從2005 年1 月—2009 年12 月，空間范圍為全球海域，數(shù)據(jù)格式采用NetCDF 格式，產(chǎn)品的水平分辨率為1°×1°，時間分辨率為逐年逐月。數(shù)據(jù)產(chǎn)品包含的要素有海水深度、溫度和鹽度。

到目前為止，國際上實施了多項海洋觀測計劃（曹震卿等，2018），其中包括：全球海洋觀測系統(tǒng)（GOOS），美國綜合海洋觀測系統(tǒng)（IOOS），歐洲海洋觀測與預(yù)報服務(wù)系統(tǒng)（MyOcean）以及全球綜合地球觀測系統(tǒng)（GFOSS）等。常見的海洋觀測數(shù)據(jù)有ARGO 漂流浮標(biāo)數(shù)據(jù)（吳森森 等，2018），WOCF 世界大洋環(huán)流實驗數(shù)據(jù)，TOGA-COARF 熱帶海洋與全球大氣-熱帶西太平洋海氣耦合響應(yīng)試驗數(shù)據(jù)，溫鹽深探測系統(tǒng)數(shù)據(jù)（CTD、XBT）等。已有研究者對上述數(shù)據(jù)做出詳細(xì)介紹（李曉婷等，2010），本文不再贅述。正是這些計劃的實施，為全球海域的長期觀測、監(jiān)測與防災(zāi)減災(zāi)提供了重要保障。構(gòu)建全球海洋實時立體觀測網(wǎng)對未來海洋事業(yè)的發(fā)展也起到關(guān)鍵作用。由于國際海洋觀測計劃眾多，不再一一列出。

2.4 再分析數(shù)據(jù)

再分析數(shù)據(jù)是基于海洋動力模式，利用數(shù)據(jù)同化技術(shù)，將歷史觀測數(shù)據(jù)同化到海洋動力模式中，得到的一類產(chǎn)品數(shù)據(jù)集（王輝等，2007）。再分析數(shù)據(jù)的海洋狀態(tài)場能夠體現(xiàn)海洋多要素變化的物理關(guān)聯(lián)性，表現(xiàn)出海洋要素長時間序列、多時空尺度的變化特征，因此常被用來作為海洋模式的驅(qū)動場資料。參與數(shù)據(jù)同化的海洋數(shù)值模式多種多樣，常見的海洋模式有POM、FVCOM、HYCOM 等（鄭沛楠等，2008）。國外常用的再分析數(shù)據(jù)資料有海洋大氣綜合數(shù)據(jù)集（COADS）、NCFP/NCAR 資料、全球簡單海洋資料同化分析系統(tǒng)（SODA）數(shù)據(jù)資料、HYCOM 資料、海洋氣候與環(huán)流估計（FCCO）數(shù)據(jù)、歐洲中期天氣預(yù)報中心（FCMWF）數(shù)據(jù)資料以及日本的OFFS 地球模擬器大洋環(huán)流數(shù)據(jù)集等；國內(nèi)再分析數(shù)據(jù)有中國海洋再分析資料（CORA）和FIOCOM 再分析資料等。然而國內(nèi)的再分析數(shù)據(jù)產(chǎn)品數(shù)量與國外相比相對較少，涉及的海洋要素范圍較窄，主要包括海流、海表面高度、海溫和鹽度（王世紅等，2018）。下面簡要介紹幾種常用的再分析數(shù)據(jù)。

2.4.1 美國再分析資料

COADS 再分析資料。COADS 是由美國國家氣候數(shù)據(jù)中心（NCDC）等多家部門花費4 年推出的海洋大氣綜合數(shù)據(jù)集，最早的數(shù)據(jù)集包括了1854—1979 年之間的海表面資料。十年平均和月平均的資料分辨率為1°×1°和2°×2°，數(shù)據(jù)儲存格式為二進(jìn)制。經(jīng)過廣泛的國際交流合作，之后形成了ICOADS 國家海洋大氣綜合數(shù)據(jù)集。ICOADS 提供過去3 個世紀(jì)的海洋表面數(shù)據(jù)，包含的水文氣象變量有海洋表面溫度、氣溫、風(fēng)速、云量等，覆蓋區(qū)域為全球范圍。ICOADS 觀測和統(tǒng)計的相關(guān)數(shù)據(jù)集是按照每月的時間間隔，存在兩種分辨率格式的數(shù)據(jù)集，1°×1°的1960—2018 年間的資料和2°×2°的1800—2018 年間的資料（Freman et al，2016）。由于包含了圍繞測量技術(shù)發(fā)展的許多不同觀測系統(tǒng)的觀測資料，因此ICOADS 可能是現(xiàn)有最完整和異構(gòu)的表面海洋數(shù)據(jù)集。

NCFP/NCAR 再分析資料。該資料為全球氣象資料數(shù)據(jù)庫，1948 年發(fā)布至今70 年的全球大氣再分析產(chǎn)品，常用于海洋模式的驅(qū)動場。NCFP/NCAR 再分析數(shù)據(jù)集涉及等壓面資料、地面資料、通量資料等，NCFP/NCAR 再分析資料采用NetCDF 格式，由于NCFP 資料時間序列長，涵蓋內(nèi)容廣，常被用來研究大氣對海洋的影響。

GFS 再分析風(fēng)場數(shù)據(jù)。全球預(yù)報系統(tǒng)（GFS）是由美國國家環(huán)境預(yù)測中心（NCFP）制作的包括四個獨立模型的天氣預(yù)報模型，其預(yù)報數(shù)據(jù)可預(yù)測未來192 h 的天氣。GFS 風(fēng)場再分析數(shù)據(jù)水平分辨率有0.5°×0.5°和1°×1°兩種，時間范圍分別為2007年1 月至今和2004 年3 月2 日至今（Xiao et al，2014）。每天有四個時次的風(fēng)場數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)空間范圍為全球氣象數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為GRIB 格式。

SODA 再分析數(shù)據(jù)。SODA 指的是全球簡單海洋資料同化系統(tǒng)，目的是為氣候研究提供一套與大氣再分析產(chǎn)品相匹配的海洋再分析產(chǎn)品（Carton et al，2008）。該系統(tǒng)常用的海洋模式有由美國地球物理流體實驗室開發(fā)的MOM 模塊化海洋模式和POP 海洋并行海洋模式，采用隨機(jī)連續(xù)估計理論和質(zhì)量控制方法的同化方法，SODA2.2.4 版本同化了超過100 年的數(shù)據(jù)資料（1871—2008 年），空間分辨率為0.5°×0.5°，時間分辨率為月平均，覆蓋空間范圍為179.75°W-179.75°F，75.25°S-89.25°N，垂向分為40 層，包括的變量有溫度、鹽度、海流、海表面高度和海表面風(fēng)。目前SODA 最高版本為3.7.2 的再分析數(shù)據(jù)集，時間范圍從1980—2013年，空間分辨率為0.5°×0.5°，時間分辨率有5 天平均和月平均兩種。

HYCOM 再分析數(shù)據(jù)。HYCOM（Hybird Coordinate Ocean Model） 是一種混合坐標(biāo)海洋環(huán)流模式，該模式垂向采用混合坐標(biāo)的形式，包括等密度坐標(biāo)、δ 坐標(biāo)和Z 坐標(biāo)，可根據(jù)研究的海洋區(qū)域不同，選擇合適的坐標(biāo)系模擬海洋物理場。HYCOM數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)源包括衛(wèi)星高度計觀測資料、海表面溫度資料以及來自XBTs、Argo 浮標(biāo)和錨定浮標(biāo)的資料，再利用美國海軍耦合數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)HYCOM模式，得到海洋再分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)同化方法采用三維變分方法（Castellanos et al，2016）。GOFS3.0 全球再分析數(shù)據(jù)的時間范圍從1992 年10 月2 日—2012 年12 月31 日，網(wǎng)格分辨率為1/12°，緯度范圍為80.48°S-80.48°N，經(jīng)度范圍從180°W-180°F，包含的變量有海表面溫度（SST）、東向速度（u）、北向速度（v）、海水溫度（t）、海水鹽度。該數(shù)據(jù)集可從HYCOM 官網(wǎng)下載，除此之外，該網(wǎng)站也提供了其他分析數(shù)據(jù)集，例如：GOFS3.1 全球再分析數(shù)據(jù)集，GoM 再分析數(shù)據(jù)集，NCFP-CFSR 再分析數(shù)據(jù)集和其他分析數(shù)據(jù)集。這些數(shù)據(jù)集的空間范圍，時間跨度，垂向標(biāo)準(zhǔn)層層數(shù)各不相同，因此用戶可以選擇自己所需的數(shù)據(jù)集進(jìn)行下載。

FCCO 再分析數(shù)據(jù)。FCCO 再分析計劃是WOCF 世界大洋環(huán)流實驗計劃的組成部分，目標(biāo)是將大洋環(huán)流模式與各種海洋觀測資料相結(jié)合，從而得到對海洋狀態(tài)時空變化的定量描述（Wunsch et al，2009）。海洋模式采用MITgcm 麻省理工學(xué)院廣義坐標(biāo)系，F(xiàn)CCO2 為FCCO 的改進(jìn)版本，海洋模式耦合了海冰模式，采用四維變分同化方法，水平分辨率提高到18 km 左右，該分辨率可達(dá)到渦相容，目前可下載的數(shù)據(jù)產(chǎn)品有1992—2006 年的月平均再分析數(shù)據(jù)，包含海溫、鹽度、經(jīng)向流速、緯向流速，海表面高度5 個變量。2016 年發(fā)布的FCCO-V4 版本日平均再分析數(shù)據(jù)集，時間范圍1992—2015 年，水平分辨率為12 km 左右，垂向分為50 層。

2.4.2 歐洲再分析資料

FCMWF 提供天氣實測數(shù)據(jù)和模式預(yù)報產(chǎn)品以及全球海氣模式運算所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。常用的大氣再分析資料有FRA-15（1979—1993 年）、FRA-45（1957—2002 年）、FRA-40（1958—2007 年）、FRA-Interim（1989 年至今）。發(fā)布的海洋再分析數(shù)據(jù)有ORA-S3 再分析資料、ORA-S4 再分析數(shù)據(jù)、ORAP5 再分析數(shù)據(jù)等。ORA-S3 是利用三維最優(yōu)插值同化方案將觀測數(shù)據(jù)和HOPF 數(shù)值預(yù)報模式結(jié)合產(chǎn)生的月平均數(shù)據(jù)集，水平分辨率為1°×1°，垂向分為29 層，時間范圍從1959 年1 月—2011 年12 月，包含6 個變量（Balmaseda et al，2008）。ORA-S4 數(shù)據(jù)集是采用三維變分的同化方法將歷史觀測資料與NFMO 模式相結(jié)合形成月平均再分析數(shù)據(jù)集，其水平分辨率為1°×1°，垂向分為42 層，時間從1957 年9 月至今，包含5 個變量。ORAP5 再分析數(shù)據(jù)使用了更新的ORA-S4 的同化方法和耦合海冰模塊的海洋模式，其水平分辨率為0.25°×0.25°，垂向分為75 層，時間范圍從1979 年1 月—2012 年12 月，時間分辨率為5 天，包含5 個變量。

2.4.3 日本再分析資料

OFFS 是由日本地球模擬器中心開發(fā)的能用于地球模擬器的最佳并列化代碼，該再分析系統(tǒng)使用的模式是由美國大氣局和地球流體動力學(xué)實驗室開發(fā)的MOM3 模塊化海洋模式第三版，由于地球模擬器的計算性能強(qiáng)，模式水平分辨率可達(dá)百米至千米，垂直分辨率為100～300 層，其時空尺度包含了從局地現(xiàn)象到全球現(xiàn)象的模擬。涉及的海洋要素有三維流速、溫度、鹽度以及二維海表面高度等。例如FSTOC（Fstimated STate of global Ocean for Climate research）再分析數(shù)據(jù)，采用MOM3 海洋模式和4DVAR 同化方法，可下載的數(shù)據(jù)集空間范圍為75°S-80°N，時間范圍為1957—2011 年，水平分辨率為1°×1°，時間分辨率為月平均，垂向分為46層（Masuda et al，2010）。MOVF-G2 多元變分全球再分析系統(tǒng)（Fujii et al，2003），采用三維變分同化方式并結(jié)合經(jīng)驗正交函數(shù)模態(tài)分解（FOF）對溫鹽誤差訂正，海洋模式使用由日本氣象研究所開發(fā)的大洋環(huán)流模式，研制出一套月平均再分析數(shù)據(jù)，其水平分辨率為1°×1°，垂向分為52 層，時間范圍為1948 年至今，包含6 個變量。常用的全球大氣再分析產(chǎn)品有日本氣象廳（JMA）和電力中央研究所（RIFPI）聯(lián)合研制的JRA-25（數(shù)據(jù)時間范圍為1979—2004 年） 和JRA-55（數(shù)據(jù)時間范圍為1958—2013 年）再分析數(shù)據(jù)集。

2.4.4 中國海洋再分析資料

由國家海洋信息中心研制的海洋再分析數(shù)據(jù)，根據(jù)空間范圍的大小，可分為全球海洋再分析數(shù)據(jù)產(chǎn)品和區(qū)域海洋再分析數(shù)據(jù)產(chǎn)品（吳國偉等，2018）。其中，全球海洋再分析數(shù)據(jù)，選用的是麻省理工學(xué)院海洋環(huán)流模式（Massachusetts Institute of Technology general cieculation model，簡稱MITgcm），采用的數(shù)據(jù)同化方法為多重網(wǎng)格三維變分的同化方法，數(shù)據(jù)產(chǎn)品覆蓋的時間范圍從1958 年1 月—2017 年12 月，為月平均數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集的經(jīng)度范圍為180°W-180°F，緯度范圍為75°S-85°N，空間分辨率為0.5°×0.5°，赤道區(qū)域加密到0.25°×0.25°，垂向方向共分為35 層標(biāo)準(zhǔn)層，數(shù)據(jù)格式為NetCDF，數(shù)據(jù)包含的變量有海水溫度、海水鹽度、海流流速和海表面高度。區(qū)域海洋再分析數(shù)據(jù)，研究的海域為西北太平洋海域，采用普林斯頓廣義坐標(biāo)系統(tǒng)海洋模式（POMgcs），根據(jù)時間分辨率的不同，區(qū)域再分析產(chǎn)品分為月平均產(chǎn)品和日平均產(chǎn)品。日平均再分析數(shù)據(jù)空間范圍為99°F-150°F，10°S-52°N，空間分辨率從0.5°變化到0.125°，時間范圍1958 年1 月1 日—2017 年12 月31 日，垂向分為35 層，數(shù)據(jù)存儲格式為二進(jìn)制。

由自然資源部第一海洋研究所研制的新一代海浪-潮流-環(huán)流耦合高分辨率模式FIOCOM（wavetide-circulation Coupled Ocean Model developed by the First Institute of Oceanography），利用集合卡爾曼濾波（FnKF）同化方法，同化的數(shù)據(jù)包括海洋衛(wèi)星SST 數(shù)據(jù)、衛(wèi)星高度計SSH 數(shù)據(jù)、Argo 溫鹽剖面數(shù)據(jù)（Shi et al，2018），制作的再分析數(shù)據(jù)包括5 個變量，水平分辨率為0.1°×0.1°，時間分辨率為1 天，垂向分為54 層，時間范圍為2014 年1月1 日—2015 年12 月31 日。

2.4.5 其他

除上述介紹的再分析數(shù)據(jù)外，還有德國GFCCO 海洋再分析數(shù)據(jù)，法國GLORYS（Global Ocean Reanalysis and Simulations） 海 洋 再 分 析 數(shù) 據(jù)，PSY4V3 海洋再分 析數(shù)據(jù)（Fichefet et al，1997）等，由于使用相對較少，不再一一贅述。

表2 數(shù)據(jù)名稱及數(shù)據(jù)中所包含的要素（√表示包含該要素）

續(xù)表

表3 不同數(shù)據(jù)的時空信息

續(xù)表

圖1 海洋科學(xué)數(shù)據(jù)時空分辨率分布圖

3 討論

本文所介紹的三類地形水深數(shù)據(jù)，因各數(shù)據(jù)集原始數(shù)據(jù)來源以及數(shù)據(jù)處理方式的不同，在空間分辨率上存在明顯的差異，其中使用最廣泛的地形水深數(shù)據(jù)是FTOP 數(shù)據(jù)，空間分辨率相對較高的地形水深數(shù)據(jù)是GFBCO 數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)具有分辨率較高的優(yōu)勢，未來可能成為使用最多的水深數(shù)據(jù)。由方國洪院士研制的地形數(shù)據(jù)集，雖然相對于最新版FTOP 數(shù)據(jù)和GFBCO 數(shù)據(jù)的分辨率相對較低，但該數(shù)據(jù)集測量的中國海域水深地形更加準(zhǔn)確，更適用于我國近岸海域的研究，然而該數(shù)據(jù)集距現(xiàn)在已過去了近20 年的時間，海底地形分布情況會發(fā)生不同程度的變化，到目前為止，尚未有相關(guān)科研人員研制作出比較新的適合中國近岸海域的水深地形數(shù)據(jù)，因此亟須一套專門針對中國海域相對較新的高精度地形水深數(shù)據(jù)集。

衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)具有覆蓋廣、同步觀測等優(yōu)點，由于傳感器種類繁多，觀測的要素也有所不同。就輻射計而言，可用來獲取海表面溫度、葉綠素濃度、氣溫數(shù)據(jù)、云層厚度等要素數(shù)據(jù)，例如AVHRR輻射計和MODIS 輻射計。就散射計而言，通過測量后向散射能量進(jìn)而反演海面風(fēng)場數(shù)據(jù)，例如AMI Wind Mode 散射計、Sea Winds 散射計、ASCAT散射計等，這些散射計在工作頻率上和數(shù)據(jù)分辨率上存在差異。就高度計而言，可用于測量海平面高度、海底地形、有效波高以及海面風(fēng)速等要素數(shù)據(jù)，利用高度計數(shù)據(jù)可用于分析海洋中尺度過程，常用的高度計數(shù)據(jù)有T/P 海平面高度數(shù)據(jù)。就合成孔徑雷達(dá)而言，可用于觀測表面風(fēng)、內(nèi)波、海浪、海冰和海上溢油，具有全天時全天候及穿透一切地物成像的優(yōu)點。

海洋調(diào)查觀測最常用的觀測數(shù)據(jù)是Argo 漂流浮標(biāo)數(shù)據(jù)。相對于過去而言，雖然現(xiàn)場觀測次數(shù)和觀測范圍逐年擴(kuò)大，觀測數(shù)據(jù)獲取量日益劇增，但能夠用于數(shù)據(jù)共享，對用戶公開的數(shù)據(jù)相對較少，尚不能充分的滿足人們的需求。因此，在海洋實測數(shù)據(jù)方面的數(shù)據(jù)共享，例如浮標(biāo)數(shù)據(jù)，CTD 數(shù)據(jù)，調(diào)查船觀測數(shù)據(jù)等，有待進(jìn)一步開展。

再分析數(shù)據(jù)由于包含多種海洋要素，具有時間序列較長且連續(xù)的特點，能夠體現(xiàn)海洋要素多時空尺度的變化特征，常用作海洋模式的驅(qū)動場。本文主要介紹了美國、歐洲天氣預(yù)報中心、日本以及我國的海洋再分析數(shù)據(jù)。不同類別的再分析數(shù)據(jù)在時空尺度、時空分辨率、涉及的海洋要素種類上也存在差異。總的來說，COADS 月平均全球海洋再分析數(shù)據(jù)時間范圍最長，從1800—2018 年，HYCOM日平均海洋再分析數(shù)據(jù)空間分辨率最高為1/12°。

4 小結(jié)

由于科學(xué)技術(shù)的不斷提高，用于獲取海洋數(shù)據(jù)的儀器設(shè)備越來越精確，數(shù)據(jù)覆蓋范圍越來越廣，時空分辨率也越來越高。隨著海洋大數(shù)據(jù)時代的到來，海洋科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)已成為當(dāng)今熱點話題，因此，如何把數(shù)量龐大的海洋數(shù)據(jù)有效的處理、分類，是目前首要工作之一。海洋數(shù)據(jù)種類繁多，數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)產(chǎn)品用途也不盡相同，因此想要清楚了解各類海洋數(shù)據(jù)以及各自特點，仍需進(jìn)行大量的工作。為將我國建設(shè)成海洋強(qiáng)國，對于海洋資源的開發(fā)、利用與保護(hù)，海洋精細(xì)化預(yù)報，海洋環(huán)境監(jiān)測，海上搜救等海上服務(wù)的研究顯得格外重要。縱觀國內(nèi)和國外海洋研究的進(jìn)展情況，雖然我國近些年在海洋領(lǐng)域上已取得了飛躍式的進(jìn)步，但與國外相比還是有一定差距。本文列舉了部分常用的地形數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、海洋調(diào)查觀測數(shù)據(jù)、再分析數(shù)據(jù)，目的是使海洋領(lǐng)域的專家和研究人員能夠快速地找到自己所需要的海洋數(shù)據(jù)資料，以便順利地從事科研工作。但由于海洋數(shù)據(jù)量比較大、數(shù)據(jù)類型多種多樣，文中僅列舉了小部分的海洋數(shù)據(jù)資料，未來將會繼續(xù)在研究中總結(jié)歸納。

致謝：感謝國家科技資源共享服務(wù)平臺—國家海洋科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺大連分中心（http://odc.dlou.edu.cn/）提供的數(shù)據(jù)資料支持。