argo剖面浮標數(shù)據(jù)質(zhì)量控制過程剖析

1、ARGO剖面浮標數(shù)據(jù)質(zhì)量控制過程剖析剖面浮標數(shù)據(jù)質(zhì)量控制過程剖析童明榮1劉增宏1，2孫朝輝1，2朱伯康1許建平1，2（1.國家海洋局第二海洋研究所，浙江杭州3100122.國家海洋局海洋動力過程與衛(wèi)星海洋學重點實驗室，浙江杭州310012）摘要：摘要：ARGO計劃的觀測目標是能取得精度分別為0.5oC和0.01PSU的海水溫度和鹽度資料。然而，由于目前海水鹽度是采用海水電導率間接導出的，而測量海水電導率的傳感器很容易產(chǎn)生偏差。因此，必須

2、對獲得的ARGO數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制。本文詳細介紹了ARGO剖面浮標資料實時質(zhì)量控制模式和延時質(zhì)量控制模式及其采用的質(zhì)量控制方法等。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：ARGO計劃；ARGO剖面浮標實時質(zhì)量控制；延時質(zhì)量控制一、一、引言引言國際ARGO計劃于2000年初開始實施，它是一個全球性的海洋實時觀測計劃[1，2]。計劃在全球大洋中投放大約3000個ARGO剖面浮標，每年大約可以獲得10萬條溫、鹽度剖面資料。這些大量的、實時的觀測資料將有助于（1）初始化

3、氣候預測模型，（2）研究氣候變化對海洋的影響，（3）校準和檢驗衛(wèi)星高度計資料，（4）增加對海洋及其在全球氣候中的作用的了解。為此該計劃一推出，就得到了包括中國在內(nèi)的眾多沿海國家的響應和支持。ARGO計劃的觀測目標是能取得精度分別為0.5℃和0.01PSU的海水溫、鹽度資料。然而，由于目前海水鹽度還無法從海洋中直接測量獲得，是采用海水電導率間接導出的。而測量海水電導率的傳感器只要受到輕微的物理變形或油污等污染物的影響，其測量值就會出現(xiàn)較大

4、的偏差。因此，要保持電導率傳感器長期（4~5年）的測量精度，必須尋找一種理想的能提高已經(jīng)布放的ARGO剖面浮標資料質(zhì)量的方法。眾所周知，利用調(diào)查船進行CTD觀測時，在航次之前，都要對CTD儀的溫度和電導率傳感器進行標定校正[3，4]。然而，在用剖面浮標觀測時，由于拋棄式的特性，難于對所攜帶的傳感器進行經(jīng)常性的標定校正，也很難確定在海洋中漂流后的傳感器產(chǎn)生誤差的原因。即使傳感器測量誤差已經(jīng)很明顯了，還是不能用傳統(tǒng)的誤差訂正方法對ARGO浮

5、標觀測資料進行校正，因為人們難以得到與ARGO浮標觀測相符合的現(xiàn)場實測資料。因此要保證ARGO資料的質(zhì)量，新型傳感器的研制和新的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法的開發(fā)都是十分必要的[58]。目前，國際ARGO計劃根據(jù)不同的ARGO資料用戶，建立了兩個資料質(zhì)量控制模式，一個稱為“實時（24~72小時以內(nèi)）質(zhì)量控制模式”，其特點是處理快速、時間短，資料精度一般，但已無明顯錯誤，適用于海洋和天氣業(yè)務預報部門或在海上從事捕撈作業(yè)的漁民等使用；另一個稱為“延時質(zhì)

6、量（90天以內(nèi)）控制模式”，經(jīng)過該模式處理的資料，其精度可以達到ARGO計劃所要求的技術(shù)指標，資料質(zhì)量可以得到可靠保證，適用于科學研究和海氣耦合模式，以及長期氣候預報模式。本文對這兩種質(zhì)量控制模式作一詳細介紹，以便廣大ARGO資料用戶對ARGO剖面浮標觀測的資料質(zhì)量有一比較全面的了解。二、二、ARGO數(shù)據(jù)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)質(zhì)量控制基金項目：國家科技部基礎研究重大項目前期研究專項（2001CCB00200）和國家海洋局資助項目。(8)壓力值此測

7、試要求觀測剖面所反映的壓力值是單調(diào)增加的（假定壓力從最小到最大排列）。如果有某一深度上出現(xiàn)壓力值不變的情形，則除了第一個數(shù)值被保留外，該連續(xù)序列的其余數(shù)值都應當標上出錯標志。如果在某一深度上壓力值出現(xiàn)反轉(zhuǎn)（即減?。瑒t在剖面上所有反轉(zhuǎn)的壓力值都應當標上出錯標志。所有標上出錯標志的壓力以及所有相應的溫度和鹽度數(shù)據(jù)都要從GTS上剔除。(9)毛刺信號在一組采樣值中，出現(xiàn)某個值的大小與相鄰值完全不同，這個值被稱為毛刺，通常出現(xiàn)在海水突變層（或躍

8、層）中，也有傳感器受外界干擾信號影響所致。該測試沒有考慮深度的變化，而是采用一個采樣點，該采樣點的溫、鹽度值隨深度而變化。該測試要求利用下面的溫度和鹽度剖面計算公式來完成：測試值=|V2(V3V1)2||(V3V1)2|，這里V2是尖峰值，V1和V3是前后兩次的觀測值。對于溫度：當壓力小于500分巴時，如果測試值超過6.0則V2標記為錯誤；當壓力大于或等于500分巴時，如果測試值大于2.0則V2標記為錯誤。對于鹽度：當壓力小于500分巴

9、時，如果測試值超過0.9則V2標記為錯誤；當壓力大于或等于500分巴時，如果測試值大于0.3則V2標記為錯誤。如果觀測值均沒有通過測試，則標上出錯標志；如果同一深度上的溫度或鹽度之一沒有通過測試，則該深度處的溫度和鹽度數(shù)據(jù)都要從GTS上剔除。(10)剖面頂部和底部的毛刺這是毛刺檢測的特殊方法，它將把觀測剖面兩端（開始和結(jié)束）的觀測結(jié)果與相鄰點的觀測值作比較。在實際海洋中，一個剖面頂部（海面）或者底部（2000米層）相鄰點的溫度值之差不應

10、當超過1oC，鹽度值差則不應當超過0.5PSU。如果觀測值沒有通過測試，則標上出錯標志；如果同一深度上的溫度或鹽度之一沒有通過測試，則該深度處的溫度和鹽度數(shù)據(jù)都要從GTS上剔除。(11)梯度變化垂向相鄰的兩次觀測值相差太大時就不能通過該測試。該測試沒有考慮深度的變化，而是采用一個采樣點，該采樣點的溫、鹽度值隨深度而變化。該測試要求利用下面的溫度和鹽度剖面計算公式來完成：測試值=|V2(V3V1)2|，這里V2是尖峰值，V1和V3是前后兩

11、次的觀測值。對于溫度，當壓力小于500分巴時，如果測試值超過9.0則V2標記為錯誤；當壓力大于或等于500分巴時，如果測試值大于3.0則V2標記為錯誤。對于鹽度：當壓力小于500分巴時，如果測試值超過1.5則V2標記為錯誤；當壓力大于或等于500分巴時，如果測試值大于0.5則V2標記為錯誤。如果觀測值沒有通過測試，則標上出錯標志；如果同一深度上的溫度或鹽度之一沒有通過測試，則該深度上的溫度和鹽度數(shù)據(jù)都要從GTS上剔除。(12)數(shù)位翻轉(zhuǎn)在

12、剖面浮標中只有有限的數(shù)位用來存儲溫、鹽度值，而用這些有限的數(shù)位可能不足以容納海洋中遇到的所有情況。當存儲值超過該數(shù)位的區(qū)域范圍時，存儲值會翻轉(zhuǎn)回到此區(qū)域的低端；用該測試能檢測出這種翻轉(zhuǎn)。定義相鄰深度的溫度差大于10oC，鹽度大于5PSU，即可檢測出數(shù)位翻轉(zhuǎn)。沒有通過測試的值標上出錯標志。如果同一深度上的溫度或鹽度沒有通過測試，則該深度上的溫度和鹽度數(shù)據(jù)都要從GTS上剔除。(13)滯留值該測試檢查剖面上相同的溫度或鹽度值，即溫度或鹽度在一