摘要

　　海洋是地球氣候系統(tǒng)不可或缺的組成部分。海洋覆蓋地球表面的70％，作為熱量和碳的主要儲存庫，海洋吸收了與人類活動有關(guān)的超過90％的剩余熱量和約占30％的二氧化碳（CO2），并且接納近100％陸地冰損失的淡水。熱量和二氧化碳被海洋表面吸收，通過轉(zhuǎn)向循環(huán)運輸?shù)秸麄€海洋深處。盡管在海洋表面湍流邊界層，這種交換發(fā)生的比較迅速，在幾小時或幾天內(nèi)完成，而在邊界層和主要溫躍層分層區(qū)之間的水體交換則發(fā)生在幾年至數(shù)十年的時間尺度上，深水區(qū)的水體需要幾十年到1千年才能返回海面，作為熱量和二氧化碳的長期儲存庫，海洋起著減少氣候變化的近期影響的作用。由于海洋控制熱量、碳和淡水交換的時間尺度很長，需要長達(dá)數(shù)十年的觀測數(shù)據(jù)來充分記錄、了解并預(yù)測氣候系統(tǒng)，探測并找出由于人類活動驅(qū)動的氣候變化。

持續(xù)觀測的價值

　　隨著溫室氣體在大氣中的積累，尤其是化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳，當(dāng)今地球氣候變化比人類社會出現(xiàn)以來任何時候都快。社會將日益面臨著如何減輕氣候變化造成的不利影響的復(fù)雜決定，如干旱、海平面上升、海洋酸化、物種滅絕、生長季節(jié)變化以及更強(qiáng)烈甚至更頻繁的風(fēng)暴。決策者需要憑借了解地球氣候系統(tǒng)動力學(xué)所需的信息，才能做出科學(xué)的決策。由于這些動力學(xué)會隨著氣候變暖而變化，預(yù)測和預(yù)報未來氣候變化的能力將取決于對關(guān)鍵氣候參數(shù)的持續(xù)觀測，不斷調(diào)整和增強(qiáng)氣候模型。觀測數(shù)據(jù)在記錄氣候系統(tǒng)組成部分的狀態(tài)和變異性方面，以及在促進(jìn)氣候預(yù)測和情景發(fā)展方面發(fā)揮著最基本的作用。進(jìn)行數(shù)十年至數(shù)百年的定期和一致性的海洋觀測能夠獲取海洋觀測數(shù)據(jù)，監(jiān)測地球的主要熱量、二氧化碳及水的儲存庫，還可以在多時間尺度上提供長期變化和變異性的關(guān)鍵記錄。測試并改進(jìn)氣候模型，從而為未來的氣候系統(tǒng)提供見解，也需要持續(xù)的高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)。有了這些通過觀測數(shù)據(jù)和模型獲得的知識，可以在如何應(yīng)對和適應(yīng)氣候變化，減少氣候變化對國家安全、經(jīng)濟(jì)和社會的影響方面做出更科學(xué)的決策。

研究任務(wù)與途徑

　　本研究委員會負(fù)責(zé)考慮確定海洋觀測優(yōu)先事項的過程，以提高了解對地球氣候過程，以及長期持續(xù)開展這些觀測所帶來的挑戰(zhàn)（見專題欄S.1）。為協(xié)調(diào)各國觀測活動而設(shè)立的國際機(jī)構(gòu)――全球氣候觀測系統(tǒng)（GCOS）和全球海洋觀測系統(tǒng)（GOOS），已經(jīng)制定了確定和發(fā)展最優(yōu)先海洋氣候觀測規(guī)范的過程。委員會審議了這些過程，并確定它們代表了一種確定基本氣候變量（ECV）和基本海洋變量（EOV）的強(qiáng)有力途徑，以及觀測這些變量的需求。認(rèn)識到這一國際取得共識過程的價值，委員會將注意力集中在“保持長期觀測的挑戰(zhàn)并提出可能改進(jìn)的途徑”。本報告描述了這些挑戰(zhàn)，并提出了克服這些挑戰(zhàn)的解決途徑。

　　此“任務(wù)陳述”指示委員會把重點放在海洋氣候觀測上，因此，委員會的工作考慮了那些解決海洋在氣候中作用的最需要的優(yōu)先變量。然而，委員會認(rèn)識到，在本研究范圍之外，還有一些其他重要的海洋變量，比如短期現(xiàn)象觀測以及氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)影響的觀測。

熱量、碳以及淡水收支

　　本報告確定了3個獨特的全球收支－熱量、碳和淡水，有助于為認(rèn)識氣候提供重要的觀測資料。選擇這些參量是由于海洋對它們每一個都起到核心作用，也由于它們?yōu)闅夂蚰Ｊ筋A(yù)測提供信息和探測氣候系統(tǒng)變化的能力。海洋觀測有助于深入了解這些收支變化，并為了解海平面上升等其他相關(guān)海洋變化提供信息。需要不間斷時間序列觀測將海洋過程的自然變異和長期氣候趨勢變化區(qū)分開來。盡管海洋環(huán)流模型采用數(shù)據(jù)同化方法估算海洋狀況，并對觀測數(shù)據(jù)在多大程度上限制這些收支提供定量估計，但要接近這些收支則需要將海洋氣候觀測延伸到海洋所有深度，還要延伸到采樣不足地區(qū)如極地海域。需要開展額外研究來開發(fā)先進(jìn)的觀測能力，以便能夠為每項收支的全套過程做出量化。

熱量收支

　　海洋增溫占全球表面凈熱量獲取的90％左右。因此，準(zhǔn)確估計海洋熱容量為當(dāng)前氣候系統(tǒng)提供了基本指標(biāo)，也是未來全球表面增溫的決定性因素，因為海洋環(huán)流將儲存在海洋深處的熱量帶回到海面。由于海洋表面海水吸收的熱量會在橫向和垂直兩個方向上，通過海水混合與洋流向海洋深層和海盆傳輸，沒有一個單獨的變量可用于測量和確定海洋增溫。以一個區(qū)域為基礎(chǔ)，熱量收支結(jié)算需要對海洋熱容量、海氣熱交換、洋流及混合熱傳輸?shù)冗M(jìn)行觀測，而全球熱量收支會在全球熱量增益以及海氣通量之間進(jìn)行。測量海洋溫度（作為熱容量的一種測量）的挑戰(zhàn)一直是在空間上（在全球范圍并延伸到海洋所有深度）進(jìn)行充分采樣，并以足夠頻度解釋由全球海洋環(huán)流、海氣通量以及混合引起的溫度變異。

碳收支

　　人類活動釋放的二氧化碳約有30％被海洋吸收，減少了大氣中二氧化碳的含量以及相應(yīng)的溫室效應(yīng)。然而，溶解的二氧化碳會成為一種弱酸，降低海水的pH值，這種現(xiàn)象稱為海洋酸化，將會限制海洋未來進(jìn)一步吸收更多二氧化碳的能力，并可能對海洋生物產(chǎn)生負(fù)面影響。海洋中還存在其他碳匯，但大氣中二氧化碳的溶解是迄今為止十多年到上百年的主要海洋碳匯。碳收支結(jié)算需要測量海洋表面二氧化碳分壓（pCO₂）或pH值、二氧化碳總?cè)芙舛纫约皦A度。

淡水平衡

　　淡水平衡對了解海洋鹽度變化十分重要，海水鹽度是影響海洋分層和環(huán)流的參數(shù)，因此，也是海洋表層與大氣之間熱量和碳進(jìn)行交換的參數(shù)。海洋鹽度是衡量海水含鹽量的指標(biāo)，它通過稀釋（通過來自降水、河流流入海洋以及地表徑流或冰融化匯入的淡水）而降低，也由于水分蒸發(fā)而增加。對淡水平衡的評估需要對海水鹽度、溫度、海冰、速度及海洋混合等，以及以降雨、大陸與冰蓋徑流以及蒸發(fā)等形式流入或流出海洋的淡水通量進(jìn)行觀測。

海平面反映熱量收支與和淡水平衡

　　海平面上升是氣候變暖的主要指標(biāo)之一，將對沿海社區(qū)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響，影響航運、國家和國土安全、旅游業(yè)以及其他有價值社會活動等。海洋熱容量提供了對海平面上升速率的比熱容估值，一種由于海洋吸收了越來越多的熱量而引起海水膨脹造成的海平面上升。對海平面上升的另一個主要貢獻(xiàn)是，當(dāng)增溫導(dǎo)致陸地冰融化并流入海洋時，凈輸入到海洋的淡水量增加。為了評估熱量與淡水收支的這些組成部分，在整個水柱內(nèi)進(jìn)行溫度和鹽度的現(xiàn)場測量十分必要。此外，需要海洋環(huán)流觀測來評估熱、鹽傳輸，及它們對區(qū)域海平面的影響?；谝粋€全面的實地測量結(jié)果來精練這些收支的計算，將推動我們對全球和區(qū)域海平面變化的了解，這對于評估美國沿海社區(qū)和基礎(chǔ)設(shè)施以及對全世界低洼地區(qū)的風(fēng)險至關(guān)重要。

海洋觀測所取得的進(jìn)展

　　對于每一個這些收支平衡和海平面變化的預(yù)估，通過開展持續(xù)的全球海洋觀測已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，比如通過衛(wèi)星遙感對一些海洋特性的海況覆蓋（synoptic coverage），通過全球浮標(biāo)陣列采樣，科考船重復(fù)沿著海盆路線取樣，在固定地點使用系泊法在長時間序列獲取數(shù)據(jù)以及其他方法。然而，我們還不能對衡量熱、碳和淡水收支中涉及的所有過程進(jìn)行直接測量，對這些收支的完全結(jié)算仍然是一個科學(xué)和技術(shù)上的挑戰(zhàn)。對這些收支完全結(jié)算的能力將得益于把觀測擴(kuò)大到采樣不足的地區(qū)，得益于開發(fā)尚未能夠測量過程的量化方法，以及部署新的傳感器來對生物地球化學(xué)特性進(jìn)行采樣，并協(xié)助調(diào)查碳收支。而且，隨著時間的推移，新的科學(xué)目標(biāo)會作為持續(xù)開展海洋觀測驅(qū)動因素而成熟起來，需要對其評估新的優(yōu)先事項。

　　發(fā)現(xiàn)：目前的海洋觀測系統(tǒng)為更好地了解海洋在地球系統(tǒng)中的作用，包括熱、碳和淡水收支，以及更好地了解全球和區(qū)域海平面變化做出了重大貢獻(xiàn)。持續(xù)、優(yōu)化并增加海洋觀測能力將進(jìn)一步提高對海洋在氣候中作用的認(rèn)識。

在氣候領(lǐng)域以外海洋觀測帶來的益處

　　一套持續(xù)的海洋氣候觀測將帶來對地球氣候未來變化更好的了解，同時還會有產(chǎn)生其他科學(xué)、商業(yè)和人類安全方面的短期利益。現(xiàn)代天氣預(yù)報依靠相同衛(wèi)星以及用于觀測海洋氣候的原位測量。對海洋溫度、海面溫度模式甚至海冰范圍的觀測，越來越多地與模型一起應(yīng)用，可靠地預(yù)報颶風(fēng)的強(qiáng)度和軌跡，以及季節(jié)性降水和風(fēng)暴。提供海平面上升信息的潮汐計還用于追蹤風(fēng)暴引起的水位變化，評估沿海地區(qū)可能的淹沒地區(qū)。持續(xù)的海洋觀測對于監(jiān)測可能影響海洋生物的環(huán)境條件變化至關(guān)重要，如珊瑚礁和具有重要商業(yè)價值的漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖。

　　發(fā)現(xiàn)：海洋觀測系統(tǒng)不僅有助于我們了解氣候變異與變化，而且有助于其他各種服務(wù)，包括天氣和季節(jié)-年際時段預(yù)報、海洋生物資源管理、以及海洋導(dǎo)航。這種對氣候變異和變化以及其他服務(wù)的了解，是國防、經(jīng)濟(jì)和社會政策決策的基礎(chǔ)。

優(yōu)先級海洋觀測

全球氣候觀測系統(tǒng)

　　由于氣候觀測的全球?qū)傩?，通過全球氣候觀測系統(tǒng)（GCOS）制定了國際框架，確立了足夠的采樣分辨率、長期協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)共享以及能力建設(shè)等觀測需求。全球氣候觀測這一重要的早期步驟，其目的旨在提供整個氣候系統(tǒng)的全面信息，涉及多學(xué)科范圍包括物理、化學(xué)及生物特性，以及大氣、海洋、水文、冰凍圈及陸地過程等。GCOS有一個制定實施計劃的流程，以闡明并解決在整個地球系統(tǒng)中被確定為基本氣候變量（ECV）的觀測。

　　全球海洋觀測系統(tǒng)

　　全球海洋觀測系統(tǒng)（GOOS）計劃的立項，是為了滿足國際協(xié)同網(wǎng)絡(luò)對原位和遠(yuǎn)程海洋觀測平臺兩方面研究與運行工作的需求。與GCOS（全球氣候觀測系統(tǒng)）的ECVs（基本氣候變量）相似，專家小組開發(fā)了基本海洋變量（EOVs），這些海洋變量被國際學(xué)界公認(rèn)是在海洋觀測中的優(yōu)先變量，ECV和EOV在海洋氣候領(lǐng)域有重疊。對于這些專家小組，需要按照一個嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)來制定EOV采樣需求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。確定EOV的過程是一項不斷進(jìn)行的工作。隨著科學(xué)和社會需求的發(fā)展，隨著觀測具體變量的準(zhǔn)備狀況和可行性的提高，專家組將更新其評估，因此EOV的列表也將會發(fā)生變化。GOOS制定了《海洋觀測框架》，闡明了一個多學(xué)科海洋觀測系統(tǒng)的需求與技術(shù)準(zhǔn)備情況，以同時滿足科學(xué)和社會的需求。GOOS利用該框架指導(dǎo)實施一項綜合和可持續(xù)海洋觀測系統(tǒng)，通過確定解決社會問題的科學(xué)需求、所需的觀測類型，以及為解決這些問題提供產(chǎn)生相關(guān)有影響信息所需的部署和維護(hù)。

　　發(fā)現(xiàn)：GOOS致力于有效促進(jìn)國際合作，維持海洋氣候觀測系統(tǒng)。其指導(dǎo)性文件－《海洋觀測框架》－及其確定優(yōu)先觀測的程序－基本海洋變量，對于確定持續(xù)海洋觀測的不間斷要求（精度、頻率、空間分辨率）具有建設(shè)性意義，并為開展持續(xù)觀測選擇和確定優(yōu)先級海洋變量提供了一個堅實的基礎(chǔ)。

　　GOOS（全球海洋觀測系統(tǒng)）得到國際協(xié)同合作，美國做出了重大貢獻(xiàn)。已與其他國家就具體貢獻(xiàn)達(dá)成了協(xié)議，比如熱帶太平洋觀測系統(tǒng)。海洋學(xué)與海洋氣象學(xué)聯(lián)合技術(shù)委員會（JCOMM）負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)監(jiān)督并指導(dǎo)全球海洋觀測，并提供了一個論壇，通過招募新國家和能力建設(shè)來提高觀測能力。

　　發(fā)現(xiàn)：通過美國/國際（雙邊或多邊）協(xié)調(diào)與資源共享，可以增加持續(xù)海洋觀測空間覆蓋率和開展多學(xué)科性質(zhì)觀測的機(jī)遇。

　　發(fā)現(xiàn)：能力建設(shè)加強(qiáng)了持續(xù)海洋觀測系統(tǒng)的國際支持，對于增加信息國際應(yīng)用與觀測責(zé)任分享等也具有重要意義。

　　在工作期間，委員會確定了構(gòu)建和維持海洋氣候觀測系統(tǒng)基本要素的許多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括政府間組織和美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)，國家優(yōu)先事項的確定與規(guī)劃，提供穩(wěn)定的資金、勞動力支持與培訓(xùn)，以及觀測基礎(chǔ)設(shè)施與技術(shù)開發(fā)。下面總結(jié)了當(dāng)前現(xiàn)狀與存在的挑戰(zhàn)。

國際協(xié)作挑戰(zhàn)

　　GOOS（全球海洋觀測系統(tǒng)）提供了一個框架，各國可以在此框架下規(guī)劃并設(shè)置其海洋觀測活動的優(yōu)先事項。雖然GOOS沒有提供維持國家承諾的機(jī)制，但這種海洋觀測的國際協(xié)同與合作通常很有效。然而，在經(jīng)濟(jì)特區(qū)（EEZ）內(nèi)部署觀測系統(tǒng)要素或者移動平臺的浮漂諸如Argo浮標(biāo)等問題，依然是一個挑戰(zhàn)，并可能成為在全球某些海洋地區(qū)部署觀測系統(tǒng)的障礙。全球大約有30％的海域位于沿海國家的經(jīng)濟(jì)特區(qū)內(nèi)，或在其他特殊海域，如受南極條約體系管轄的地區(qū)內(nèi)。在那些經(jīng)濟(jì)特區(qū)界內(nèi)部署儀器以及穿過這些特區(qū)部署漂浮物，對于全球海洋觀測系統(tǒng)至關(guān)重要。

　　關(guān)于國際合作的結(jié)論：為海洋氣候觀測全球事業(yè)，全球海洋觀測系統(tǒng)組織有效地組織國家參與并提供能力建設(shè)。獲準(zhǔn)在各國經(jīng)濟(jì)特區(qū)建設(shè)漂流平臺方面仍面臨挑戰(zhàn)，這一挑戰(zhàn)有可能由國家海洋研究領(lǐng)導(dǎo)委員會解決。

國家優(yōu)先事項的設(shè)置

　　在美國境內(nèi)，聯(lián)邦機(jī)構(gòu)參與國際層面的政府間談判，并通過資助研究、技術(shù)與運維，成為海洋觀測活動的主要支持者。這包括建設(shè)并維持設(shè)備部署、維護(hù)與運行所需的研究隊伍；通過聯(lián)邦實驗室和運行項目開展研究；并擔(dān)任國際舞臺上的協(xié)調(diào)員。美國的這些投資對國際計劃做出了貢獻(xiàn)，但通過海洋觀測所獲得的知識，也有助于解決與經(jīng)濟(jì)、社會和國家安全相關(guān)的國家問題。海洋學(xué)研究機(jī)構(gòu)也在聯(lián)邦資助的支持下承擔(dān)著相當(dāng)大一部分的觀測系統(tǒng)工作，開展有助于海洋知識狀況及其在氣候變化中作用的研究。一些慈善和非營利組織為海洋保護(hù)研究與技術(shù)開發(fā)提供資金。

　　發(fā)現(xiàn)：提高對持續(xù)海洋氣候觀測重要性和價值的認(rèn)識，可以增加來自包括慈善組織在內(nèi)的多個部門對觀測系統(tǒng)的支持。

　　美國負(fù)責(zé)海洋觀測的主要聯(lián)邦機(jī)構(gòu)是美國國家海洋與大氣管理局（NOAA）、國家科學(xué)基金會（NSF）以及美國國家航空航天局（NASA），海軍研究辦公室（ONR）對技術(shù)發(fā)展提供額外支持。在這些機(jī)構(gòu)和其他一些機(jī)構(gòu)間開展的聯(lián)邦活動，由國家科學(xué)技術(shù)委員會（NSTC）屬下的一系列跨機(jī)構(gòu)工作組進(jìn)行協(xié)調(diào)。由《國家海洋合作伙伴法案》（1996）建立的國家海洋研究領(lǐng)導(dǎo)委員會（NORLC），就是在此結(jié)構(gòu)內(nèi)組建，負(fù)責(zé)促進(jìn)合作伙伴關(guān)系，加強(qiáng)海洋觀測、研究與教育。由NOAA、NSF和白宮科學(xué)與技術(shù)政策辦公室（OSTP）的代表擔(dān)任聯(lián)合主席的海洋科學(xué)與技術(shù)小組委員會（SOST）監(jiān)督機(jī)構(gòu)間海洋觀測委員會（IOOC）的工作，此委員會依據(jù)《海岸帶與海洋綜合觀測系統(tǒng)（ICOOS）法案》（2009）建立，旨在“就與海洋觀測相關(guān)事項提供咨詢、協(xié)助及建議”。

國家協(xié)調(diào)、規(guī)劃與資金的挑戰(zhàn)

　　雖然上述的跨部門機(jī)構(gòu)有責(zé)任協(xié)調(diào)與海洋氣候觀測有關(guān)的活動，在海洋、氣候與觀測相互交叉的領(lǐng)域內(nèi)，委員會尚未明晰確定一個國家領(lǐng)導(dǎo)地位。委員會也未能確定一個國家計劃來維持并擴(kuò)大這個對于氣候變化至關(guān)重要的海洋觀測系統(tǒng)。盡管國會認(rèn)識到《ICOOS法案》要求持續(xù)開展海洋觀測，但年度預(yù)算無法與維持現(xiàn)有勞動力、基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)管理等體系的成本相匹配。由于缺乏一個由配套資源承諾的、同時缺少強(qiáng)有力領(lǐng)導(dǎo)的國家總體長期（如10年）規(guī)劃，這些因素對美國持續(xù)開展海洋觀測的貢獻(xiàn)提出了挑戰(zhàn)。因為這會抑制有效的協(xié)調(diào)，并影響對觀測系統(tǒng)的多種部門的多年度投資。

　　發(fā)現(xiàn)：海洋觀測的連續(xù)性是準(zhǔn)確了解氣候的基礎(chǔ)。依靠年度預(yù)算審批或短期補(bǔ)助的資助機(jī)制，可能會導(dǎo)致海洋氣候觀測的不連續(xù)，從而降低當(dāng)前及未來觀測的價值。

　　關(guān)于規(guī)劃的結(jié)論：由于氣候觀測所需的時間延長，美國海洋觀測系統(tǒng)10年期規(guī)劃將是確保獲取關(guān)鍵海洋信息以了解未來氣候的最佳途徑。10年期規(guī)劃與海洋觀測框架的一致性將優(yōu)化美國對于國際社會相關(guān)貢獻(xiàn)的投資；為了與國際活動同步，在10年間，此規(guī)劃可能需要更新。10年期規(guī)劃的要素包括：確定需求，評估現(xiàn)有系統(tǒng)的充分性，將在10年內(nèi)部署的方面，技術(shù)進(jìn)步的潛力以及實施計劃所需資源的估計。根據(jù)《ICOOS法案》，國家海洋研究領(lǐng)導(dǎo)委員會（NORLC）有權(quán)監(jiān)督長期規(guī)劃的發(fā)展與采納，NORLC可以利用IOOC和ORAP負(fù)責(zé)定期評估和更新。該規(guī)劃的實施進(jìn)展取決于更廣泛的利益相關(guān)者群體的參與，以及在全球海洋觀測系統(tǒng)中與各國際合作伙伴之間的協(xié)調(diào)。

　　關(guān)于合作伙伴關(guān)系的結(jié)論：在第五章詳細(xì)論述的海洋－氣候伙伴關(guān)系組織（OCP），將是增加海洋觀測科學(xué)界與非營利組織、慈善組織、學(xué)術(shù)界、美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)以及商業(yè)部門參與和協(xié)同的有效機(jī)制。通過他們在觀測數(shù)據(jù)及其相關(guān)產(chǎn)品上的共同利益，OCP成員可以精誠合作，朝著持續(xù)海洋氣候觀測系統(tǒng)這一目標(biāo)而努力。

勞動力的挑戰(zhàn)

　　大部分原位海洋觀測系統(tǒng)由學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和政府研究機(jī)構(gòu)及其雇傭的專家來運行。研究機(jī)構(gòu)及其資助方高度重視同行評議、原創(chuàng)性研究，導(dǎo)致把關(guān)注點放在觀測數(shù)據(jù)的價值和質(zhì)量上。一些與研究型實驗室有著深厚的淵源觀測系統(tǒng)部門，同時它們由被支持使用觀測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)，這些部門取得了顯著的成功。

　　發(fā)現(xiàn)：直接科學(xué)參與持續(xù)觀測規(guī)劃，從設(shè)計到實施到分析，合成到發(fā)布，確保海洋觀測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)質(zhì)量、接納新方法與新技術(shù)以及科學(xué)分析等方面的魯棒性；所有這些都是實現(xiàn)長期持續(xù)觀測價值的基本要素。

　　就某個科學(xué)家而言，開始并實施海洋觀測活動非常耗時，而且如果沒有大量的機(jī)構(gòu)支持和長期資金保障，可能相當(dāng)困難。從本質(zhì)上來說，觀測科學(xué)通常需要多年數(shù)據(jù)獲取才能公布結(jié)果。對于考慮希望把海洋觀測活動（并非僅僅利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集）作為職業(yè)的早期職業(yè)生涯的科學(xué)家來說，可能起一種阻礙作用。由于研究機(jī)構(gòu)和實驗室用于保持科學(xué)家、工程師和技術(shù)人員的代際繼承的專業(yè)獎勵或職業(yè)激勵十分有限，發(fā)展并維護(hù)未來必要的專家隊伍所需的長期投資是一個挑戰(zhàn)。迄今為止，在海洋觀測基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)、部署和運行方面，得到一群規(guī)模相對較小但有獻(xiàn)身精神的科學(xué)家和其他專業(yè)人士所支持；盡管這種長期性質(zhì)的觀測活動通常不會得到學(xué)術(shù)界的獎勵，這群人還是將其職業(yè)生涯奉獻(xiàn)給了觀測活動。

　　關(guān)于勞動力的結(jié)論：直接科學(xué)參與持續(xù)觀測規(guī)劃，從設(shè)計到實施到分析，合成到發(fā)布，確保海洋觀測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)質(zhì)量、包含新方法與新技術(shù)情況以及科學(xué)分析等方面的魯棒性。因此，科學(xué)家的代際繼承對維持氣候觀測的時間尺度至關(guān)重要。OCP可以優(yōu)先關(guān)注改善科學(xué)工作者的職業(yè)激勵工作。

端到端系統(tǒng)

　　海洋觀測事業(yè)是一個從端到端的系統(tǒng)，不僅依賴于海洋氣候觀測科學(xué)家，還依賴于工程師的技術(shù)開發(fā)、船舶對觀測平臺的部署與運行，以及處理數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用。

　　發(fā)現(xiàn)：為避免數(shù)據(jù)缺口，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足要求，確保數(shù)據(jù)適用于數(shù)十年氣候監(jiān)測，海洋觀測項目需要考慮相關(guān)觀測計劃端到端的費用范圍，包括適當(dāng)?shù)暮笄谟媱潱约鞍〝?shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理和科學(xué)參與在內(nèi)的所有過程。

新技術(shù)挑戰(zhàn)

　　開展持續(xù)觀測，海洋是具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境，推動了平臺和傳感器技術(shù)不斷進(jìn)步的需求。新技術(shù)的開發(fā)，可以提高海洋觀測儀器長年在惡劣環(huán)境下收集數(shù)據(jù)的效果和效率，從而避免高成本的維護(hù)費用，而這往往需要大量的船舶使用時間。持續(xù)海洋觀測的成熟，受益于美國機(jī)構(gòu)如ONR和NSF對海洋觀測平臺和傳感器的投資與開發(fā)。預(yù)算的削減與不足，減少了對新技術(shù)的投資及對現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)。用于提高技術(shù)能力的有限投資是一個挑戰(zhàn)，一旦得到解決，將通過開發(fā)更強(qiáng)大、更有效的傳感器與平臺，通過觀測方法的成熟來解決現(xiàn)有的和新出現(xiàn)的科學(xué)挑戰(zhàn)，從而在持續(xù)觀測平臺的整個壽命周期內(nèi)產(chǎn)生顯著的回報。

　　關(guān)于技術(shù)的結(jié)論：投資減少已經(jīng)放慢了新技術(shù)發(fā)展的步伐，已被證明的是：新技術(shù)可以提升觀測系統(tǒng)的擴(kuò)展作用、效率及其能力。一些慈善機(jī)構(gòu)的努力填補(bǔ)了這一空白，OCP還可以鼓勵更多參與者支持。

研究艦隊的挑戰(zhàn)

　　盡管如自主遠(yuǎn)洋艦這類新技術(shù)大有前景，但在部署與維護(hù)海洋觀測平臺時，仍然需要船舶，特別是全球和遠(yuǎn)洋級別的船舶。建立海洋觀測臺站，例如系泊臺站或重復(fù)占用船舶采樣航線，需要每年或每10年（有可能需要很長時間）通過船舶定期訪問那些觀測地點，這對美國研究艦隊每年可在海上航行的天數(shù)提出了重要需求。全球及遠(yuǎn)洋研究型船舶數(shù)量的減少，造成全球海洋采樣所需的基礎(chǔ)設(shè)施不足，并使擴(kuò)大對極地海域等采樣少的地區(qū)采樣工作產(chǎn)生影響。船舶需要長期規(guī)劃與投資，維護(hù)一支能力強(qiáng)大的研究艦隊，是美國持續(xù)海洋觀測的一個重要組成部分。

　　關(guān)于研究艦隊的結(jié)論：盡管新技術(shù)對進(jìn)入海洋研究有作用，但是擁有一支能力強(qiáng)大的研究艦隊，包括具有能夠抵達(dá)全球范圍的研究船舶，對于保持美國對海洋觀測的貢獻(xiàn)至關(guān)重要。

持續(xù)海洋觀測的潛在新支持模式

　　本報告確定了維持和發(fā)展全球海洋觀測系統(tǒng)能力的許多益處，推動氣候科學(xué)，提高預(yù)測變化的能力，對減緩和適應(yīng)氣候變化決策至關(guān)重要。由于需要海洋氣候數(shù)據(jù)為國家安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會在氣候變化和其他與海洋相關(guān)問題作決策時提供信息依據(jù)，而且在參與全球政府間談判時需要這些數(shù)據(jù)，支持海洋觀測系統(tǒng)的責(zé)任主要落在美國聯(lián)邦政府的肩頭。然而，有限的資金意味著需要優(yōu)先安排任務(wù)，提高現(xiàn)有業(yè)務(wù)的效率。為了實現(xiàn)海洋觀測和研究的共同目標(biāo)，除了對有限的政府資助優(yōu)先排序以外，在創(chuàng)造新的政府與私營、非營利部門的合作伙伴關(guān)系模式上還有一個機(jī)遇。

　　原文題目：Sustaining Ocean Observations to Understand Future Changes in Earth's Climate

　　資料來源：http://nap.edu/24919

　　（黃銘瑞、王化編譯，殷永元審核）