第一次算清楚人类对它的依赖有多深
【科学·近距离】
台风路径预报、渔船出海决策，乃至“厄尔尼诺”预警，离不开一套行之有序的全球海洋观测系统（GOOS）。它由数千个漂流浮标、科考船和锚系浮标共同构成，像神经系统一样监测着海洋的温度、盐度和海流。
近日，《自然·气候变化》发表了一项由中国科学院大气物理研究所成里京研究员领衔的研究。论文第一作者为博士生朱雨静，合作者包括该所朱江研究员、法国巴黎高等师范学院Sabrina Speich教授、美国国家大气研究中心Kevin E. Trenberth和圣托马斯大学John Abraham等。研究首次定量评估了观测网络对国际合作的依赖程度，揭示了数据缺失可能对海洋变化监测带来的具体偏差。
如何为海洋量体温
人类活动产生的多余能量，超过90%被海洋吸收和储存。换言之，地球因温室效应积聚的多余热量，绝大部分都“藏”进了海洋。大气升温只是我们能感觉到的“表皮温度”，而海洋热含量的变化，才是反映地球长期发烧程度的“深部体温”。要给地球做一次根本的健康诊断，就必须盯紧海洋。
海水升温不仅会加强台风和风暴的能量，还会迫使鱼群改变迁徙路线，引发导致珊瑚白化的海洋热浪。能否尽早察觉这些风险，取决于全球海洋观测系统能否持续提供可靠数据。
目前，该系统的主干由近4000个Argo（地转海洋学实时观测阵）浮标组成。它们如同水下机器人，自动下潜到2000米深处，每隔10天上浮一次，就像在为海洋做周期性的“深度体检”，将海面到2000米深这条水柱的冷热、咸淡变化摸得清清楚楚，沿途记录温度和盐度剖面，再通过卫星传回数据。这些浮标与重复测量的科考船、定点值守的锚系浮标及其余系统，构成了一张立体监测网。正是依靠这套系统，科学家才能逐年计算地球的“体温”。
空间覆盖比观测数量更关键
为摸清数据缺失的后果，研究团队设计了一组模拟实验。他们从历史观测记录中故意抽走部分数据，再用剩余数据重建全球海洋热含量变化，并计算估算误差的放大程度。
结果显示，观测数量减少会直接推高误差：如果随机减少20%的观测数据，全球海洋增暖速率估算误差将增加33%；如果随机减少80%观测数据，误差增幅可达97%。数据越少，对变暖趋势的判断就越模糊。
更值得关注的是空间分布的影响。在另一组实验中，研究者模拟了观测贡献排名前五的国家中，某一个完全退出观测网络的情景。当失去的是那种具有全球覆盖能力的关键数据时，全球海洋热含量监测误差会上升163%。这一影响甚至超过了随机移除全球80%观测数据的情形。
朱雨静打了个比方：“海洋观测系统就像一幅由不同国家提供的拼图，每个国家的观测平台都有自己的‘拼图块’。有些拼图块不仅数量大，而且几乎具备全球覆盖能力，一旦缺少，其他拼块很难填补空白。”
成里京进一步形容：“就像拼图里少了中间最核心的那几块，哪怕剩下的碎片再多，也拼不出完整的画面。”原因在于，部分观测方的平台覆盖了许多其他国家很少涉足的海域，如太平洋中部、南大洋部分区域和偏远海盆，这类数据短期内难以由其他系统填补。
成里京坦言：“我们第一次算清楚，人类对它的依赖到底有多深。”研究清晰地揭示，这套由多国共建的观测系统存在结构性依赖，它并不靠强制性国际条约来维持，而更像一场自愿的集体行动，系统能否完整运转，取决于各方的持续投入与合作意愿。
从看清脆弱到精准协作
计算出来的具体依赖关系，相当于给观测网做了一次“体检”。科学家由此知道了哪些海域的观测不可或缺，哪一类数据缺失的代价最大。
成里京表示：“过去我们总担心系统出问题，但说不清问题会有多严重。现在有了具体数字，国际社会就可以更有针对性地协作。”比如，重点保护少数国家才能覆盖的关键海区，鼓励多国联合分担南大西洋、太平洋等区域的观测任务。还可以通过共享卫星、浮标和船舶平台，避免因单方面政策变化而导致网络出现断层。
“海洋没有国界，观测系统的设计必须体现跨国界的智慧。”Sabrina Speich教授指出，这正是GOOS未来发展的方向。
积极的变化已经在发生。新一代可下潜至6000米的全海深Argo浮标，以及能测量生物地球化学变量的剖面浮标陆续投入使用。中国、印度、澳大利亚、欧盟等都在扩展自己的浮标阵列。中国活跃的Argo浮标数量已位居世界前列，在南海、印度洋和西太平洋形成了更密集的观测节点。技术进步也在降低观测成本，数据共享更加便捷，为降低系统脆弱性创造了条件。
这项研究还提醒公众，海洋观测系统与卫星导航、日常气象服务一样，属于关键基础设施。它正常运行时几乎感觉不到其存在，可一旦出现大范围数据中断，风暴预警失效、气候预测失准、海上作业风险升高等有可能相继出现，最终影响到每一个人。若各国能将彼此的“依赖”转化为共同“责任”，那么，每次投入都是在加固抵御气候灾害的防线。
没有任何国家能独自监测全球海洋的变化，也没有任何国家能承受全球观测系统衰落的后果。守护这张海洋预警网，是各国共同面对的课题。研究既给出了警醒，也呈现出一条以科学协作增强韧性的路线图。
【科学·近距离】
台风路径预报、渔船出海决策，乃至“厄尔尼诺”预警，离不开一套行之有序的全球海洋观测系统（GOOS）。它由数千个漂流浮标、科考船和锚系浮标共同构成，像神经系统一样监测着海洋的温度、盐度和海流。
近日，《自然·气候变化》发表了一项由中国科学院大气物理研究所成里京研究员领衔的研究。论文第一作者为博士生朱雨静，合作者包括该所朱江研究员、法国巴黎高等师范学院Sabrina Speich教授、美国国家大气研究中心Kevin E. Trenberth和圣托马斯大学John Abraham等。研究首次定量评估了观测网络对国际合作的依赖程度，揭示了数据缺失可能对海洋变化监测带来的具体偏差。
如何为海洋量体温
人类活动产生的多余能量，超过90%被海洋吸收和储存。换言之，地球因温室效应积聚的多余热量，绝大部分都“藏”进了海洋。大气升温只是我们能感觉到的“表皮温度”，而海洋热含量的变化，才是反映地球长期发烧程度的“深部体温”。要给地球做一次根本的健康诊断，就必须盯紧海洋。
海水升温不仅会加强台风和风暴的能量，还会迫使鱼群改变迁徙路线，引发导致珊瑚白化的海洋热浪。能否尽早察觉这些风险，取决于全球海洋观测系统能否持续提供可靠数据。
目前，该系统的主干由近4000个Argo（地转海洋学实时观测阵）浮标组成。它们如同水下机器人，自动下潜到2000米深处，每隔10天上浮一次，就像在为海洋做周期性的“深度体检”，将海面到2000米深这条水柱的冷热、咸淡变化摸得清清楚楚，沿途记录温度和盐度剖面，再通过卫星传回数据。这些浮标与重复测量的科考船、定点值守的锚系浮标及其余系统，构成了一张立体监测网。正是依靠这套系统，科学家才能逐年计算地球的“体温”。
空间覆盖比观测数量更关键
为摸清数据缺失的后果，研究团队设计了一组模拟实验。他们从历史观测记录中故意抽走部分数据，再用剩余数据重建全球海洋热含量变化，并计算估算误差的放大程度。
结果显示，观测数量减少会直接推高误差：如果随机减少20%的观测数据，全球海洋增暖速率估算误差将增加33%；如果随机减少80%观测数据，误差增幅可达97%。数据越少，对变暖趋势的判断就越模糊。
更值得关注的是空间分布的影响。在另一组实验中，研究者模拟了观测贡献排名前五的国家中，某一个完全退出观测网络的情景。当失去的是那种具有全球覆盖能力的关键数据时，全球海洋热含量监测误差会上升163%。这一影响甚至超过了随机移除全球80%观测数据的情形。
朱雨静打了个比方：“海洋观测系统就像一幅由不同国家提供的拼图，每个国家的观测平台都有自己的‘拼图块’。有些拼图块不仅数量大，而且几乎具备全球覆盖能力，一旦缺少，其他拼块很难填补空白。”
成里京进一步形容：“就像拼图里少了中间最核心的那几块，哪怕剩下的碎片再多，也拼不出完整的画面。”原因在于，部分观测方的平台覆盖了许多其他国家很少涉足的海域，如太平洋中部、南大洋部分区域和偏远海盆，这类数据短期内难以由其他系统填补。
成里京坦言：“我们第一次算清楚，人类对它的依赖到底有多深。”研究清晰地揭示，这套由多国共建的观测系统存在结构性依赖，它并不靠强制性国际条约来维持，而更像一场自愿的集体行动，系统能否完整运转，取决于各方的持续投入与合作意愿。
从看清脆弱到精准协作
计算出来的具体依赖关系，相当于给观测网做了一次“体检”。科学家由此知道了哪些海域的观测不可或缺，哪一类数据缺失的代价最大。
成里京表示：“过去我们总担心系统出问题，但说不清问题会有多严重。现在有了具体数字，国际社会就可以更有针对性地协作。”比如，重点保护少数国家才能覆盖的关键海区，鼓励多国联合分担南大西洋、太平洋等区域的观测任务。还可以通过共享卫星、浮标和船舶平台，避免因单方面政策变化而导致网络出现断层。
“海洋没有国界，观测系统的设计必须体现跨国界的智慧。”Sabrina Speich教授指出，这正是GOOS未来发展的方向。
积极的变化已经在发生。新一代可下潜至6000米的全海深Argo浮标，以及能测量生物地球化学变量的剖面浮标陆续投入使用。中国、印度、澳大利亚、欧盟等都在扩展自己的浮标阵列。中国活跃的Argo浮标数量已位居世界前列，在南海、印度洋和西太平洋形成了更密集的观测节点。技术进步也在降低观测成本，数据共享更加便捷，为降低系统脆弱性创造了条件。
这项研究还提醒公众，海洋观测系统与卫星导航、日常气象服务一样，属于关键基础设施。它正常运行时几乎感觉不到其存在，可一旦出现大范围数据中断，风暴预警失效、气候预测失准、海上作业风险升高等有可能相继出现，最终影响到每一个人。若各国能将彼此的“依赖”转化为共同“责任”，那么，每次投入都是在加固抵御气候灾害的防线。
没有任何国家能独自监测全球海洋的变化，也没有任何国家能承受全球观测系统衰落的后果。守护这张海洋预警网，是各国共同面对的课题。研究既给出了警醒，也呈现出一条以科学协作增强韧性的路线图。
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