【儀表網 儀表研發(fā)】19世紀末，挪威物理海洋學家Fritjoff Nansen將水銀溫度計裝裝入采水器來測量海水溫度，這成為現(xiàn)代海洋觀測起源的重要標志，被稱為南森瓶(Nansen Bottle)。該儀器在20世紀被大量使用，至今累計超過200萬條海洋溫度廓線數(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？如何影響對海洋氣候監(jiān)測的準確性？中國科學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，通過對比采水器數(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，海洋變暖趨勢為0.20±0.05 Wm-2)。這表明20世紀下半葉海洋增暖趨勢或被低估(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度來測量，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下測量海水溫度，而該類采水器數(shù)據(jù)偏差較小。
研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項(B類)、中科院青年創(chuàng)新促進會、國家自然科學基金等的支持。
圖1.1900年以來，海洋主要測次表層溫度觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計
圖2.1955-1990年，全球上層2000米海洋熱含量趨勢：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。
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