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大气所提出校勘海洋MBT数据误差的新方法


  正确的观测数据是海洋科技、天气转变研究的基石。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,科技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明显的体系误差,其中一种为机械式探温仪(MBT)。

  MBT是上世纪40年代到70年代海洋重要的温度观测仪器,其数据占1940-1966年悉数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数据的误差,通过对比MBT数据与海洋数据的“金标准”CTD数据,证明MBT数据在1980年之前全球平均0-250米的暖误差达0.1-0.2oC,在1980年之后误差较小(0-0.1oC)(下图)。作为对比,海表温度曩昔百年升高了约0.6-0.7oC。因此,MBT暖误差对海洋天气监测正确性影响较大大,对其校勘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数据的误差校勘方案,来自美、日、德三国,但他们之间差异特别很是大,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误差,且误差在不同年份、深度和国家均有所不同。这是因为不同国家和不同年代的观测手段和标准不同等、不同厂家的仪器差异、仪器设计随时间的更改、数据记录体系和经验的改变、温度和压力传感器的体系性漂移等缘故原由导致。

  通过对误差来源的理解,V.Gouretski和成里京提出了一个新的MBT误差校勘方案,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。其中六个国家重要是指美国、苏联、日本、加拿大、英国,及“所有其余国家”(由于其余国家对MBT数据贡献较少,将他们荟萃在一路以达到统计明显性)。

  对多种方法的体系性对比和验证注解:新方案能够最佳校勘MBT数据误差,能够明显改动MBT数据质量(下图)。相干论文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校勘方法是大气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,预期将明显进步海洋热含量在1940-1970时间段的正确性。

  V.Gouretski教授于2018年10月至2019年7月由中科院大气所国际人才计划PIFI资助、2019年10月至12月由国家重点研发专项等项目资助,在大气所ICCES全职工作。

 

图. 未校勘(上)和用新方法校勘(下)的MBT数据与正确的海洋CTD数据对比的温度差异。

  论文:

  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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