中国科学院大气物理研究所提出订正海洋MBT数据偏差的新方法

中国海洋湖沼学会  |   2020-04-08 16:20

来源：中国海洋湖沼学会

准确的观测数据是海洋科学、气候变化研究的基石。对海洋观测数据进行校准是海洋研究的一个基础研究方向。自19世纪末以来，科学家们发明多种海洋探测仪器以观测海洋温度，在这些仪器中有一些仪器具有显著的系统偏差，其中一种为机械式探温仪（MBT）。MBT是上世纪40年代到70年代海洋主要的温度观测仪器，其数据占1940-1966年全部海洋次表层温度观测的68%。2018-2019年，中国科学院大气物理研究所Viktor Gouretski和成里京副研究员合作研究了MBT数据的偏差，通过对比MBT数据与海洋数据的“金标准”CTD数据，证实MBT数据在1980年之前全球平均0-250米的暖偏差达0.1-0.2oC，在1980年之后偏差较小（0-0.1oC）（下图）。作为对比，海表温度过去百年升高了约0.6-0.7oC。因此，MBT暖偏差对海洋气候监测准确性影响较大大，对其订正是海洋数据处理中必须要用到的技术。目前国际上只有三种对MBT数据的偏差订正方案，来自美、日、德三国，但他们之间差异非常大，影响了对MBT数据的使用，目前还没有公认的最佳方案。V.Gouretski和成里京发现MBT深度和温度数据均有偏差，且偏差在不同年份、深度和国家均有所不同。这是由于不同国家和不同年代的观测手段和标准不一致、不同厂家的仪器差异、仪器设计随时间的更改、数据记录系统和经验的改变、温度和压力传感器的系统性漂移等原因导致。通过对偏差来源的理解，V.Gouretski和成里京提出了一个新的MBT偏差订正方案，新的方案分别针对1940年以来各个年份、海洋0-300米各个深度、6个国家。其中六个国家主要是指美国、苏联、日本、加拿大、英国，及“所有其余国家”（因为其余国家对MBT数据贡献较少，将他们集合在一起以达到统计显著性）。对多种方法的系统性对比和验证表明：新方案能够最佳订正MBT数据偏差，能够显著改进MBT数据质量（下图）。相关论文4于2020年月4日发表于美国气象学会AMS旗下的《大气和海洋技术杂志》（Journal of Atmospheric and Oceanic Technology）。新的MBT订正方法是中国科学院大气物理研究所海温数据的又一项核心技术，将应用在2020年新版本的大气所海温数据中，预期将显著提高海洋热含量在1940-1970时间段的准确性。V.Gouretski教授于2018年10月至2019年7月由中国科学院大气物理研究所国际人才计划PIFI资助、2019年10月至12月由国家重点研发专项等项目资助，在中国科学院大气物理研究所ICCES全职工作。

图. 未订正（上）和用新方法订正（下）的MBT数据与准确的海洋CTD数据对比的温度差异

新闻来源：中国科学院大气物理研究所

来源：CSOL1950 中国海洋湖沼学会

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