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大氣所提出訂正海洋MBT數據偏差的新方法
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2020-04-07 | 【 【關閉】

  准確的觀測數據是海洋科學、氣候變化研究的基石。對海洋觀測數據進行校准是海洋研究的一個基礎研究方向。自19世紀末以來,科學家們發明多種海洋探測儀器以觀測海洋溫度,在這些儀器中有一些儀器具有顯著的系統偏差,其中一種爲機械式探溫儀(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,大气所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年之後偏差較小(0-0.1oC)(下圖)。作爲對比,海表溫度過去百年升高了約0.6-0.7oC。因此,MBT暖偏差對海洋氣候監測准確性影響較大大,對其訂正是海洋數據處理中必須要用到的技術。

  目前國際上只有三種對MBT數據的偏差訂正方案,來自美、日、德三國,但他們之間差異非常大,影響了對MBT數據的使用,目前還沒有公認的最佳方案。

  V.Gouretski和成裏京發現MBT深度和溫度數據均有偏差,且偏差在不同年份、深度和國家均有所不同。這是由于不同國家和不同年代的觀測手段和標准不一致、不同廠家的儀器差異、儀器設計隨時間的更改、數據記錄系統和經驗的改變、溫度和壓力傳感器的系統性漂移等原因導致。

  通過對偏差來源的理解,V.Gouretski和成裏京提出了一個新的MBT偏差訂正方案,新的方案分別針對1940年以來各個年份、海洋0-300米各個深度、6個國家。其中六個國家主要是指美國、蘇聯、日本、加拿大、英國,及“所有其余國家”(因爲其余國家對MBT數據貢獻較少,將他們集合在一起以達到統計顯著性)。

  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訂正方法是大氣所海溫數據的又一項核心技術,將應用在2020年新版本的大氣所海溫數據中,預期將顯著提高海洋熱含量在1940-1970時間段的准確性。

  V.Gouretski教授于2018年10月至2019年7月由中科院大氣所國際人才計劃PIFI資助、2019年10月至12月由國家重點研發專項等項目資助,在大氣所ICCES全職工作。

 

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。

  論文:

  Gouretski V. and Cheng, L., 2020: Correction for systematic errors in the global data set of temperature profiles from mechanical bathythermographs. J. Atmos. Oceanic Technol., 0, https://doi.org/10.1175/JTECH-D-19-0205.1

 
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