【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】19世紀(jì)末，挪威物理海洋學(xué)家Fritjoff Nansen將水銀溫度計(jì)裝裝入采水器來(lái)測(cè)量海水溫度，這成為現(xiàn)代海洋觀測(cè)起源的重要標(biāo)志，被稱為南森瓶(Nansen Bottle)。該儀器在20世紀(jì)被大量使用，至今累計(jì)超過(guò)200萬(wàn)條海洋溫度廓線數(shù)據(jù)(圖1)。
 

　　然而，采水器采集的溫度數(shù)據(jù)是否存在系統(tǒng)性偏差？如何影響對(duì)海洋氣候監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性？中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所聘用的外籍人員Viktor Gouretski與研究員成里京合作，聯(lián)合美國(guó)海洋和大氣管理局(NOAA)海洋環(huán)境信息中心(NCEI)研究員Tim Boyer，通過(guò)對(duì)比采水器數(shù)據(jù)與較為精確的CTD數(shù)據(jù)(溫-鹽-深探儀)，系統(tǒng)分析和探究了采水器數(shù)據(jù)的質(zhì)量和偏差(圖2)。
 

　　研究表明，采水器數(shù)據(jù)存在顯著的系統(tǒng)性偏差，1980年前全球平均的偏差約為0.02-0.05℃。考慮該偏差后，海洋上層2000米熱含量在1955-1990年的趨勢(shì)為0.28±0.06 Wm-2，較不考慮該偏差高40%(不考慮該偏差，海洋變暖趨勢(shì)為0.20±0.05 Wm-2)。這表明20世紀(jì)下半葉海洋增暖趨勢(shì)或被低估(圖2)。
 

　　采水器數(shù)據(jù)存在系統(tǒng)性偏差的原因之一是其深度數(shù)據(jù)的偏差：它的深度由從船舶到采水器連接的纜繩的長(zhǎng)度來(lái)測(cè)量，但纜繩在海水中不一定是垂直的，造成深度數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性偏差。然而，一部分采水器為顛倒采水器即在特定壓強(qiáng)下測(cè)量海水溫度，而該類(lèi)采水器數(shù)據(jù)偏差較小。
 

　　研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)(B類(lèi))、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。
 

圖1.1900年以來(lái)，海洋主要測(cè)次表層溫度觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
 

　　圖2.1955-1990年，全球上層2000米海洋熱含量趨勢(shì)：a)為不訂正采水器偏差；b)為訂正采水器偏差；c)為a和b之差；d)為100-800米海洋的氣候態(tài)平均溫度梯度。