技术进展 | WMO最新指导声明揭示全球海洋观测系统的关键空白

近日，世界气象组织（World Meteorological Organization，WMO）先后发布三份《地球系统应用类别指导声明》（WMO-No.1392）、《地球系统应用类别海洋应用指导声明》（WMO-No.1393）与《低温圈应用指导声明》（WMO-No.1394）；这也是WMO首次把海洋与低温圈应用的观测需求，与大气应用并列考虑。其中，《地球系统应用类别海洋应用指导声明》由全球海洋观测系统（GOOS）协调，联合国教科文组织政府间海洋委员会（IOC）与WMO共同发起。三份文件共同表明，持续观测GOOS的关键海洋变量（海水温度、盐度、海平面、洋流、海冰等），对天气预报、气候预测和灾害预警系统都具有基础性作用；而海洋上空的基本气候变量，如气温、风速和湿度，也由GOOS海洋观测网络在海面及高层大气中测量。综合三份文件可以确认，全球海洋观测系统在空间覆盖、关键变量监测、基础设施可持续性以及数据共享机制等方面，仍存在一系列亟待弥补的关键空白。

图片来源：Vivek Mehra / 海洋图片库

WMO-No.1393明确指出，当前全球海洋观测系统的脆弱性，并非源于个别仪器的不足，而来自三项结构性风险。其一，多数观测网络主要由科研经费维持，缺乏长期稳定的业务化投入——而业务化运行恰恰需要持续的维护、校准与可靠的数据传输；其二，系统高度依赖少数成员国的贡献，公海观测尤为突出，构成结构性脆弱；其三，全球数据共享机制仍不一致，致使大量观测数据未被充分利用，阻碍其价值的充分释放。文件由此强调，海洋观测系统应被视为提供关键数据的国家基础设施，而不应仅限科研项目范畴。

温度与盐度是海洋观测的基础变量，其空白问题也最为突出。海表温度在极地与沿岸地区仍存在边缘性缺口；次表层温度与盐度，则在边界流系统及其涡旋区、陆架海与边缘海、海冰及边缘冰区，以及2000米以下深海等区域严重不足。现有Argo浮标阵列约以3°×3°网格布设，既难以监测湾流、黑潮等边界流系统，也不足以约束涡旋分辨率的海洋模式；更关键的是，其维持高度依赖研究经费，长期可持续性并不确定。

海流观测同样覆盖不足。表层海流在边界流与沿岸区域分辨率偏低；次表层海流除浮标漂移数据外，主要依赖锚系与漂流浮标，二者空间覆盖都十分有限。海平面观测方面，卫星高度计虽已提供全球覆盖，但沿岸潮位计在南半球、非洲及偏远极地地区明显偏少，实时传输能力也有所欠缺，直接拖累海啸预警与风暴潮预报的时效性。

三份文件一致指出，极地海洋观测存在特殊短板。海冰厚度卫星产品的时间与空间分辨率不足以支撑日常业务预报，精度仅处于边缘至可接受水平，南极地区尤为匮乏。海冰温度、速度及积雪深度等变量缺乏足够的一手观测，冰基浮标网络稀疏，南极海域的常规布放严重缺失。海冰表面反照率则受太阳光照、卫星过境时间与云覆盖限制，难以实现全年连续观测。低温圈应用文件进一步指出，海冰温度与厚度数据在数值天气预报中的同化应用，仍停留在特殊案例阶段，尚未实现常规化。

海浪观测方面，有效波高、波向与波周期在沿海区域覆盖不足，卫星产品空间分辨率有限，且难以覆盖近岸；方向波浮标分布也较为稀疏，直接影响航运路线优化与海上结构物安全评估。

海啸监测方面，当前潮位计空间分布不均，深海洋海啸仪与离岸GPS浮标网络覆盖有限、维护成本高。联合国"海洋十年海啸计划"提出，需在最高风险海岸实现海啸确认时间不晚于震后10分钟，但现有观测网络尚不足以支撑这一目标；对于火山、滑坡等非地震源引发的海啸，现有能力则更为薄弱。

海洋碳观测方面，表层海水二氧化碳分压（pCO₂）在南半球大洋与沿海区域密度偏低，数据质量控制又高度依赖自愿贡献，缺乏业务化保障。生物地球化学变量（如叶绿素、溶解氧、硝酸盐等）观测总体稀疏，生物地球化学Argo浮标仅占全球Argo阵列约14%，密度不足以有效约束模式背景场。文件特别指出，超过半数的海洋叶绿素位于卫星光学探测深度之下；高光谱卫星虽有改善前景，但仍需与高质量现场辐射测量数据协同。

随着耦合数据同化系统的发展，海洋数据实时传输通常要求在6小时窗口内完成；然而，部分观测类型的数据延迟仍难以满足现代数值天气预报中心的业务需求。正因如此，近实时数据的质量控制、传输与分发能力，已成为制约海洋预报服务提升的关键环节。

综上，三份指导声明共同勾勒出一幅紧迫的图景：全球海洋观测系统虽在过去数十年取得长足进展，但在空间覆盖均衡性、关键变量监测能力、基础设施可持续性及数据共享机制等方面，仍面临严峻挑战。与之对应，优先方向也较为清晰——加强边界流与极地观测、推进深海监测、加密沿海与海平面观测网络，并推动海洋观测从科研驱动转向业务化基础设施，这已成为提升全球海洋与气候服务能力的关键。

编制 | 韩金凤            校对 | 方   杰

审核 | 王    祎            排版 | 方   杰

信息源 |

https://goosocean.org/news/wmo-statements-of-guidance-outline-critical-gaps-in-the-global-ocean-observing-system/

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