地理纵横

观测是气象工作和大气科学发展的基础，海洋观测因海洋与大气相互作用、海洋与气候变化关系密切尤其如此。实际上，现代气象观测，包括站网建立和观测规范标准的统一等系列重要科学活动，大多始于海上船只气象观测的尝试。而世界气象组织（WMO）的前身——国际气象组织（IMO）更是主要由航海船长们策划成立的。从这个角度看，海洋观测既是现代气象观测的伏笔，也是人类深刻认识海气相互作用必不可少的环节。

来源：视觉中国

最早的海洋科学观测是单船只探险，目标是绘制海洋地质、生物、化学和环流图。1872—1876年间，“挑战者号”探险队利用改装的英国战舰，在北半球中纬度地区和南极之间以一条复杂的路线环绕全球。他们用加上500千克铅坠并有可见深度记号的绳子测量水深，对海底进行拖网捞取，用瓶子、浅网、拖网收集生物样本，用“最小T”温度计得到海水温度值。这一工作的宏大程度堪比探月，他们的兴趣被那个时代普遍存在的探险精神所唤起。

船舶观测——被激发的海洋探险精神

海洋探险、监测和研究最开始的数百年间，船舶是观测海洋从而推断海洋性质和洋流分布进而演绎海洋过程和动力的唯一方式。

100年前，第一次世界大战刚刚结束不久，海洋学研究完全通过船只开展，当时海洋研究船只的动力来自煤和帆。一战前的19世纪后期和20世纪初，是海洋考察十分活跃的时期，开展了第一次全球和高纬度科考，丰富了对海洋热力学（盐分、温度、密度）和动力学的认识。

20世纪20年代和30年代早期，人们获取的海洋数据呈爆炸性增长，主要观测活动覆盖了所有海区。这些观测综合结果汇总为关于海洋环流、性质的华美篇章，成为20世纪中期海洋动力学和许多知名教科书的基础。

Argo观测系统——海洋观测手段的一场革命

20世纪70年代，科学家对认识海气相互作用的兴趣增加，希望扩展天气预报的时间尺度，瞄准海洋的大气驱动及其可能作用。那时，可用的数据库主要包括海面温度、海面气压，二者都通过商业、海军和研究船只开展的常规气象观测收集得到，没有发现长时间尺度大气的海洋驱动明显证据。但是，考虑到大尺度地转海洋环流或许是重要的驱动因素，需要在更广阔的海洋区域对次表层海洋温度、盐分进行观测。

研究船只的数量并不足以覆盖所需区域，但是由商业船只布设的投弃式温度深度计（XBT）带来很大希望。

20世纪90年代后期，全球的物理海洋学者加入到“世界大洋环流试验”（WOCE）全球调查，并开始熟悉新的剖面浮标技术。最早的Argo（实时地转海洋学观测阵）浮标站于1999年由澳大利亚布设，到2007年浮标站数量超过3000个。今天，Argo阵列超过3800个浮标站，每10天潜入2000米的剖面探测，这与20多年前提出的Argo概念非常接近。

水下滑翔机——浮标的“继承者”

水下滑翔机技术是剖面浮标的继任，不仅能够通过变换浮力描述垂直结构，还能水平移动。

20世纪90年代，剖面浮标浮力调节、独立的CTD（温盐深测量仪）、全球定位系统（GPS）和双向卫星通信支撑着两个相互竞争的滑翔机开发项目。一个项目由斯克里普斯海洋研究所（SIO）、伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）和Webb公司研究合作；另一项来自华盛顿大学，最终创造了“深海滑行者”（Seaglider）。设计方法的不同导致第一个项目拆分成SIO和WHOI负责的深海Spray滑翔机和Webb研究负责的浅水（200米）Slocum滑翔机。

然而这些滑翔机都无法达到5年使用周期。虽然有效使用期仅数月，它们却可以靠近海洋边界层，甚至可在类似墨西哥湾流这样的强洋流地点使用。

系泊仪器海洋观测

20世纪前半叶，海洋观测主要由船只上投放或悬浮的仪器开展。20世纪中期开始，人们开发了长生命期的海洋系泊设备。20世纪50年代后期，比尔·理查德森在伍兹霍尔和百慕大之间连线上领导建立了系泊站，包括从大陆架的站点A到马尾藻海（Sargasso）的站点L。

1963年，尼克·福夫诺夫（Nick Fofonoff）和费里斯·韦伯斯特（Ferris Webster）替代理查德森领导建设WHOI浮标项目，再次开始开发水下系泊技术。这类系泊的所有漂浮要素均在海面以下。

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