中科院大气所提出新的海洋采水器数据偏差订正方法
作者： 发布日期：2022-09-12 浏览：
19世纪末，挪威物理海洋学家Fritjoff Nansen将水银温度计装装入采水器来测量海水温度，这成为现代海洋观测起源的重要标志，被称为南森瓶（Nansen Bottle）。该仪器在20世纪被大量使用，至今累计超过200万条海洋温度廓线数据（图1）。
然而，采水器采集的温度数据是否存在系统性偏差？如何影响对海洋气候监测的准确性？中国科学院大气物理研究所聘用的外籍人员Viktor Gouretski与研究员成里京合作，联合美国海洋和大气管理局（NOAA）海洋环境信息中心（NCEI）研究员Tim Boyer，通过对比采水器数据与较为精确的CTD数据（温-盐-深探仪），系统分析和探究了采水器数据的质量和偏差（图2）。
研究表明，采水器数据存在显著的系统性偏差，1980年前全球平均的偏差约为0.02-0.05℃。考虑该偏差后，海洋上层2000米热含量在1955-1990年的趋势为0.28±0.06 Wm-2，较不考虑该偏差高40%（不考虑该偏差，海洋变暖趋势为0.20±0.05 Wm-2）。这表明20世纪下半叶海洋增暖趋势或被低估（图2）。
采水器数据存在系统性偏差的原因之一是其深度数据的偏差：它的深度由从船舶到采水器连接的缆绳的长度来测量，但缆绳在海水中不一定是垂直的，造成深度数据的系统性偏差。然而，一部分采水器为颠倒采水器即在特定压强下测量海水温度，而该类采水器数据偏差较小。
研究工作得到中科院战略性先导科技专项（B类）、中科院青年创新促进会、国家自然科学基金等的支持。
图1.1900年以来，海洋主要测次表层温度观测数据统计
图2.1955-1990年，全球上层2000米海洋热含量趋势：a）为不订正采水器偏差；b）为订正采水器偏差；c）为a和b之差；d）为100-800米海洋的气候态平均温度梯度。
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