ARGO浮标将提供全球海洋2 000m深度以浅的次表层温、盐度资料。这些资料将直接有助于提高对与ENSO有关的海洋、天气灾害（如洪水、干旱等）预报的能力，还将有助于提高海洋对气候的作用，以及其他与ENSO事件相似的，如太平洋十年振荡（PDO）、北大西洋振荡（NAO）、北极振荡（AO）和南极绕极波（ACW）等气候和海洋现象的认识，从而能对大尺度大洋环流，也包括海洋内部的质量、热量和淡水输送平均状况和变化过程进行全球性描述。

　　ARGO资料还可以对大洋上层的演变过程及海洋－气候变化的模态（如热量和淡水的贮存和输运等）进行细致的描述；还可以通过对海面以下温、盐度垂直结构及参考层流速的测量来提升杰森卫星高度计资料的使用价值，并为解译由高度计获得的海面高度资料提供足够的覆盖范围和分辨率。

    目前，全部资料主要是利用ARGOS系统收集和转发，实现从海上到陆地的实时接收。ARGO 浮标数据除了必须经过“ARGOS 资料服务中心”作处理外，还需进行“实时质量控制”和“延时质量控制”的校正处理后，才能为海洋预报、气候预报以及其它方面的科学研究提供有价值的、可靠的科学数据。

ARGOS系统和实时接收、处理数据

1978年10月，在法国国家空间研究中心（CNES）和美国海洋大气局（NOAA）以及美国宇航局（NASA）之间启动了一个划时代的合作研究项目，即在泰罗斯－N／诺阿（TIROS－N／NOAA）系列卫星运行期间，建立一个以收集环境资料为目的的服务系统，这就是一阿戈斯系统”。

　　阿戈斯系统主要由观测平台、卫星、地面接收站和数据处理中心等子系统组成，各个子系统中又包含了若干个单元，各自肩负着不同的使命，从而形成了一个从地球表面到空间的庞大通讯体系，为人类认识自然环境做出了巨大贡献。

　　观测平台是安装各种测量仪器（或传感器）的载体，它可以是移动的船舶、气球和浮标，也可以是固定的海洋和气象观测站以及地震观测台等。但只有在这些载体上装备了平台发射机终端（PTT）后，才能真正成为阿戈斯系统的组成部分。所以，当使用阿戈斯系统时，用户首先必须选用阿戈斯系统管理委员会认可的厂商生产的平台发射机终端。

　　卫星是阿戈斯系统接收和转发观测平台测量数据的中转站。阿戈斯系统利用了美国发射的泰罗斯系列卫星（即NOAA－D，H，J，K，L等5颗卫星），并装备了一套数据收集、定位和转发系统（DCLS）。所以，该系列卫星除了可以收集和转发测量数据外，还可以为观测平台定位。定位采用多普勒频移原理，误差在500m以内。

　　地面接收站起着收集由卫星转送的平台资料的作用。目前，在阿戈斯系统中，有两种类型的接收站，一种称“遥控指令和数据接收站（CDA）”。顾名思义，这类接收站是通过地面指令传送数据的。阿戈斯系统拥有两个这样的地面接收站，一个位于美国弗吉尼亚的瓦普斯岛上，另一个则在阿拉斯加的哥尔茂。当卫星经过这两个站上空时，在地面站的指令控制下，存储在卫星上的数据用Ｓ波段，以2.66×106s-1发送下来。地面站接收后再经多次转发，把数据汇集到美国马里兰州苏特兰的国家环境卫星和数据中心（NESDIS），再经过分离，然后用专线把环境数据送到位于法国图卢兹的阿戈斯数据中心储存、处理，并用不同的方式分发给用户。因此，从卫星接收到观测平台的数据，经处理后再送到用户手中的时间约需14～26h。可见，用户获得的平台数据已经不是真正意义上的实时观测记录。若要获取平台观测的实时数据，就需依赖于另一种地面接收站，称“地区用户接收站（LUT）”，这类接收站可以根据用户的要求建立在地球上的任何一个地方。它主要由卫星接收机、简易接收天线和微处理系统等三部分组成。当卫星经过接收站上空时，接收机可以直接接收到由卫星转发的数据信号，并送给微机处理后，便可即时打印和显示出来。这类地面站虽然可以做到准实时接收平台数据，但比起”遥控指令和数据接收站”，“地区用户接收站”接收的数据存在误码率高和定位精度低等缺陷。故为了确保ARGO浮标资料的正确性和定位精度，国际ARGO计划和各国的ARGO计划均采用“遥控指令和数据接收站”接收和处理ARGO浮标资料。

　　数据处理中心专门负责处理平台发射机终端信息编码和传感器测量的资料，并根据多普勒频移和轨道信息计算出平台发射机终端的位置等，再把这些计算结果存储在计算机中或打印输出，以便向用户分发。阿戈斯系统服务中心通常采用以下几种方式向用户提供平台测量数据：

　　（1）全球通讯系统（GTS），这是世界气象组织（WMO）之间用来交换气象观测资料的一个通讯网络，连接着各个国家的气象中心。阿戈斯系统已与全球通讯系统联网，并按世界气象组织规定的四种统一编码（如SYNOP、SHIP、HYDRA和DRIBU等）传送ARGO数据；

　　（2）国际电传（TELEX）网络；

　　（3）国际电话网络；

　　（4）国际互联网（WWW、FTP和E－mail）；

　　（5）磁带、光盘等，根据用户需要，只能每两周或每月发送一次。

    ARGO浮标资料的质量控制

　　ARGO计划的观测目标是能取得精确度分别为0.5℃和0.01的海水温度和盐度资料。然而，由于目前海水盐度还无法从海洋中直接测量获得，是采用海水电导率间接导出的。而测量海水电导率的传感器只要受到轻微的物理变形或油污等污染物的影响，其测量值就可能产生很大偏差。因此，要长期（4～5a）保持电导率传感器的高精确度似乎是非常困难的。由于长期稳定的电导率传感器目前还在开发之中，所以，必须寻找到合适的方法来尽可能提高已经布放的ARGO浮标资料的质量。

　　按常规调查方法，在采用调查船观测时，CTD传感器在调查航次的前后均要接受权威部门的标定，以保证得到高精度的观测数据。在海上，CTD测量的盐度还可以用现场实测资料（采集海水的水样，再用实验室盐度计直接测出盐度）来订正。然而，对于ARGO浮标，一旦布放后，要对浮标上装载的传感器进行维护几乎是不可能的事，要监控传感器的工作状态更是困难。因此，人们很难确定在海洋中长期漂流后的传感器产生误差的原因。即使传感器的测量误差已经十分明显，也无法采用传统的误差订正方法对ARGO浮标观测资料进行校正，因为人们难以得到与ARGO浮标观测相符合的现场实测资料。ARGO浮标可以自由漂移的性质，也意味着只有极少量的浮标可能被侥幸回收到实验室，使得技术人员有能力对电导率传感器进行标定。在过去的几年中，Freeland（199）和Bacon等（2001）已经做了许多尝试，提出利用历史观测资料或在时间／空间上相邻的观测资料来校正并提高ARGO浮标观测的盐度精确度是可行的。目前，根据不同的ARGO资料用户，建立了两个资料质量控制模式，一个称为“实时（24～72h以内）质量控制模式”，其特点是处理快速、时间短，资料精确度一般，但已无明显错误，适用于海洋和天气业务预报部门或在海上从事捕捞作业的渔民等；另一个称为“延时（90d以内）质量控制模式”，经过该模式处理的资料，其精确度可以达到ARGO计划要求的技术指标，资料质量可以得到可靠保证，适用于科学研究和海－气耦合模式，以及对长期气候的预测模式中。为了充分发挥ARGO浮标资料的作用，有必要将上述两种质量控制模式的运行程序介绍如下：

   ARGO资料实时质量控制（QC）模式

　　该模式主要利用已知的相关信息，对浮标剖面观测资料进行逻辑判断和客观分析，去伪存真，以达到对浮标资料粗控的目的。ARGO资料实时质量控制模式的程序为：

　　（1）识别平台编码（ID）

　　要求任何一个在GTS上发送ARGO数据的资料中心，都要为每个浮标备妥一份表头文件。在此文件中，WMO编号要与每个浮标的PTT编号相符。在正常情况（除非弄错）下，就不会在GTS上出现无ID的浮标。如果浮标PTT编号与正确的WMO编号不一致，则该浮标的数据就不能在GTS上发送。

　　（2）测试观测日期

　　此项测试要求浮标的观测日期和时间与实际相符。如规定年份大于1997年，月份范围为1～12月，日期范围则根据当月计算，时间范围为0～23小时和0～59分。如果上述内容中任何一项出错，则要标上出错标志。

　　（3）测试浮标位置

　　该项测试要求浮标的位置能符合实际。如规定纬度范围为－90°～90°，经度范围为-180°～180°，并根据浮标布放的海域，测试其是否与所在海域的经纬度相符。如果经度或纬度出错，以及不能确定所获资料的位置，那么该测点要标上出错的标志。

　　（4）测试浮标漂移速度

　　当浮标浮出海面后，就可以知道浮标观测剖面的位置和时间，并且可以计算出浮标的漂移速度。在任何情况下，认为浮标的漂移速度不可能超过3m／s。如果超过此值，则表明浮标的位置或时间有误，或者是浮标的ID码弄错了。只要查一下在正常情况下，所获得浮标的不同的位置，就容易区别出错误的位置和时间。如果在所获的一组时间和位置数据中，某一时间和位置是合理正确的，那么相应的数据可以发送到GTS上。相反，则将时间或位置，或者两者都标上出错标志。

　　（5）测试温、盐度值

　　该项用于对观测的温、盐度值作粗略判断。如规定温度范围为－2.5～40.0℃，盐度范围为0.0～41.0。如果一个数值出错，则该数值要标上出错标志；如果在同一深度处的温、盐度值都出错，那么这些数值都要标上出错标志。

　　（6）测试区域性参数

　　该测试仅适用于某个特殊海域，以使控制范围更小，观测资料更切合实际。例如，对红海的观测区域限定在20°N，50°E至30°N，30°E至10°N，40°E3点连线的范围内；对地中海则限定在30°N，40°E至40°N，35°E至42°N，20°E至50°N，15°E至40°N，5°E至36°N，6°W6点连线的范围内。且红海的温度范围设为21.7～40.0℃、盐度范围为0.0～41.0；地中海的温度范围为10.0～40.0℃、盐度范围为0.0～40.0。如果在上述限定区域或范围中个别数值出现错误，则必须标上出错标记。

　　（7）测试压力值

　　该测试要求观测剖面所反映的压力值是单调增加的（这里假定压力值是从最小值到最大值排序）。如果在某一深度上出现压力值不变的情形，则除了第一个数值被保留外，该连续序列的其余数值都应标上出错标志。如在某一深度上压力值出现反转（即减小），在剖面上所有反转的压力值都应标上出错标志。

　　（8）测试尖峰（毛刺）信号

　　在一组采样值中，出现某个值的大小与相邻值完全不同，这个值被称之为尖峰（或毛刺），通常出现在海水的突变层（或跃层）中，也有传感器受外界干扰信号影响所致。该项测试要求利用下面的温度和盐度剖面计算公式来完成：即Vt＝│（V2－（V3＋V1）／2－（V3－V1）／2│。这里Vt为测试值，V2指尖峰（毛刺）值，V1和V3为相邻的上下两个观测值。就温度而言，当测试值超过6.0℃，而压力值低于5MPa；或者当测试值超过2.0℃，而压力值大于或等于5MPa时，则V2值要标上出错的标记。对盐度而言，当测试值超过0.9，而压力值低于5MPa；或者当测试值超过0.3，而压力值大于或等于5SMPa时，V2值则要标上出错的标记。凡没有通过这项测试的值，都要标上出错的标记。如果温度和盐度值在同一深度处都有错，则它们都要标上出错的标记，相应的深度值也要标出。

　　（9）测试顶部和底部的尖峰（毛刺）

　　这是一项特殊的尖峰（毛刺）测试方法，用来比较观测剖面两端（开始和结束）的观测结果与其相邻点观测值的差异。因为，在实际海洋中，顶部（海面）或底部（2000m层）相邻点的温度和盐度值之差不应该超过1℃和0.5。所以，若在观测剖面上存在未通过这一测试的数据，要标上出错标志。如果在同一深度处的温。盐度都未通过测试，则这些数据都要标上出错标志，相应的深度值也不例外。

　　   （10）测试梯度变化

　　垂向上相邻的观测值变化十分悬殊，显然也是不现实的。该项测试不考虑同一深度上相邻采样点的温、盐度值的变化，而是采用某个采样点的温、盐度值随深度的变化。测试计算公式为：Vt＝│（V2－（V3＋V1）/2│。这里Vt为测试值，V2是尖峰（毛刺）值，V1和V3是相邻的观测值。对于温度而言，当压力小于5MPa，测试值超过9.0℃；或者，当压力值大于或等于5MPa，测试值超过3.0℃时，V2要标上出错标志。对于盐度而言，当压力值低于5MPa，测试值超过1.5，或者当压力值大于或等于5MPa，测试值超过0.5时，V2值则要标上出错标记。

　　（11）测试密度反转

　　该测试要求首先应用联合国教育科技文化组织（UNESCO）技术手册上的计算公式，利用对应深度上的温、盐度计算出密度。然后，对同一剖面上相邻深度处的密度进行比较。如果在较大压力处计算得到的密度小于较小压力处的密度，那么，这些温度和盐度值都要标上出错的标志。

　　当ARGO浮标观测资料通过上述程序测试后，才可以通过GTS发送。但在发送前，务必剔除在测试中带出错标志的数据。由于人们希望当ARGO浮标到达海面后24小时内，能把观测数据传送给用户，所以该模式的运行完全是自动的。虽然规定未通过上述程序测试的数据不能在GTS上发送，但所有的ARGO数据（包括未能通过测试的数据），还是要求转换成NetCDF（网格累积分布函数）格式后，送到全球ARGO资料中心作进一步分析、处理。

ARGO资料延时质量控制（QC）模式

　　该模式主要是为了保证能向研究人员提供高质量的ARGO数据。在这一过程中，将尽可能多地使用已经获得的海洋上层的温度、盐度实测数据进行处理；对单个浮标的观测数据也会同其相邻的浮标或XBT和XCTD等自动观测仪采集的数据进行比较。此外，还将利用每个浮标及相邻浮标的历史观测数据来检验该浮标的性能及测量资料的可靠性。

　　毫无疑问，对ARGO数据进行校正和质量控制的最理想方法是，利用海洋调查船在ARGO浮标观测的剖面附近水域得到的现场测量数据，作为评判标准。显然，这样的方法不可能应用于所有的ARGO浮标，必须寻找其他的替代方法。一般来说，大洋深层的温度和盐度相对稳定。因此，对ARGO数据进行校正和质量控制的最现实的方法是，与ARGO浮标观测海域深层水中的气候学资料作比较。美国华盛顿大学的Wong等（2001），利用1998年全球海洋数据库中的剖面浮标数据，已经开发出一种校正ARGO浮标盐度数据的方法。而澳大利亚联邦科学和工业研究组织（CSIRO）的科学家们，则采用了ARGO浮标周围的WOCE－CTD数据库中的历史观测资料进行校正（CSIRO，2001），同样取得了比较理想的处理结果。

　　上述盐度校正方法均采用了温一盐度气候学关系。因为海洋中的两种主要特征变量，即温度和盐度，其在某一海区的特性是相互关联的（Emery和Dewar，1982）。尽管这些温－盐关系会受到海洋中的涡旋及其年、季变化的影响，但只要给出这些变量的范围，还是能预测出某个点上的海洋状况。这种温一盐度气候学关系在较深的水域中以及远离河口的海区通常会更加稳定。

　　ARGO计划已经为各国资料中心建立了一个全球海洋的温－盐度气候学关系数据库，这是从1998年全球海洋数据库中挑选出的一批包括了CTD和浮标观测的资料，而且已经对它们做了严格的处理，并被插值到标准等温层上。各国ARGO资料中心可以利用这些在标准等温层上所预测到的气候学盐度场，同ARGO浮标所观测的数据进行比较、订正。这里利用了标准等温层而不是等密度面，主要是考虑到盐度测量的误差可以直接导致密度的计算误差，而盐度与温度是两个互不相关的独立变量，所以ARGO浮标观测的盐度数据完全可以用相对独立的、更为精确的温度数据来订正。

　　为了使温－盐度气候学关系数据库能适用于全球海洋，延时质量控制模式在－1～30℃之间规定了54个标准等温层，并从最深层到最浅层进行插值。考虑到一些海区的温度会出现逆增现象，所以每个等温层最深处的盐度都被保留了下来。目的是为了在存在较浅温度逆跃层的情况下，尽可能多地利用海水稳定区的信息。这也是ARGO计划在设计浮标观测网时，选择2000m作为浮标最大测量深度的原因之一，即为了便于ARGO浮标资料的质量控制。

注：摘自阿尔戈全球海洋观测打探秘——许建平 编著