Argo (oceanografia)

Argo Logo.png
Rozmieszczenie sond Argo w oceanach.

System Argo – system automatycznych sond do pomiarów temperatury i zasolenia oceanów. System składa się z wielu (w 2008 roku około 3000) sond, które mają możliwość zanurzania się do około 1–2 km poniżej poziomu morza i wynurzania się oraz transmisji danych. W czasie cyklu wynurzania sondy wykonują pomiary temperatury i zasolenia.

W mitologii greckiej 52 bohaterów greckich wyruszyło na statku Argo (szybki) pod wodzą Jazona po złote runo. Nazwa została wybrana ze względu na związek sieci Argo z projektem altymetrii satelitarnej Jason. Sieć Argo została omówiona w kilku popularnonaukowych artykułach i audycjach[1][2]. Pierwsza sonda sieci Argo zaczęła pomiary pod koniec 1999 roku. Ponieważ sondy mają czas życia 3–5 lat około 750 sond musi być umieszczonych w oceanie każdego roku, żeby utrzymać stałą liczbę 3600 sond.

Współpraca międzynarodowa

System Argo powstał w wyniku współpracy 50 instytutów naukowo-badawczych z 26 krajów. Jest też częścią międzynarodowych projektów takich jak: Global Climate Observing System, Global Ocean Observing System, Climate Variability and Predictability Experiment, Global Ocean Data Assimilation Experiment. Dean Roemmich z Instytutu Oceanografii Scripps otrzymał w 2008 Medal im. Sverdrupa – najwyższą nagrodę Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego – za stworzenie sieci Argo.

Konstrukcja sond i cykl pomiarowy

Ilustracja przekroju przez typową sondę używaną w programie Argo. Antena i układy pomiarowe znajdują się w górnej części pływaka

Sondy są tak skonstruowane, że mogą zmieniać swoją wyporność, poprzez zmianę swojej objętości przy stałej masie co zmienia ich gęstość. W systemie Argo większość (w 2008 roku) pomiarów temperatury i zasolenia dokonywanych jest za pomocą Seabird CTD.

Sondy w systemie Argo pracują w cyklach około dziesięciu dni. Na początku cyklu sondy zanurzają się do głębokości około 1 km, na której pozostają około 9 dni. Następnie zanurzają się do głębokości 2 km i zaczynają powracać na powierzchnię. W czasie wypływania dokonywane są pomiary profili temperatury, ciśnienia i zasolenia. Pomiary są wyłączane na około 1dbar (1 m) przed osiągnięciem powierzchni ze względu na możliwe problemy z zanieczyszczeniami znajdującymi się na powierzchni oceanu – pomiary są robione metodą przepływową. Większość sond przekazuje dane za pomocą systemu Argos System, wykorzystującego satelity na orbitach biegunowych. Z tą metodą komunikacji związane są problemy, ponieważ transmisja może zająć do kilku godzin ze względu na to, że satelita musi przebywać w „polu widzenia” profilatora. Nieliczne profilatory używają systemu telefonicznego Iridium, co umożliwia szybkie przesyłanie danych po wynurzeniu oraz na dwustronną komunikację, np. zmianę sposobu profilowania przez sondę.

Dane

Dane są dostępne bezpłatnie, bez żadnych ograniczeń. Obecnie (2008) dane znajdują się na dwóch serwerach. Przechowywane są w formacie NetCDF. Istnieje indeks wszystkich danych, który zawiera informacje o czasie i położeniu instrumentów. Dane z ARGO można łatwo przeczytać za pomocą programu graficznego Ocean Data View. Dane z sieci Argo są początkowo rozprowadzane w czasie rzeczywistym, bez kontroli jakości danych. Dostępne są po kilkunastu godzinach wynurzenia się na powierzchnię i wykorzystywane do asymilacji danych w modelach prognozy pogody i cyrkulacji oceanu, gdzie czas rzeczywisty pomiaru odgrywa istotną rolę. Dane są następnie egzaminowane przez kilka regionalnych grup, które odpowiadają za wrzucanie sond do oceanu oraz kontrolę jakości. Tak przetworzone dane, w czasie opóźnionym (ang. delayed mode) zostają przesłane do centralnego archiwum. Sondy z różnych ośrodków mogą mieć różną konstrukcję, chociaż dąży się do uniformizacji zarówno rodzaju sond, jak i kontroli jakości danych. Fakt, że regionalne ośrodki odpowiadają za „swoje” sondy powoduje, że istnieją lokalne strony sieciowe opisujące projekt i prezentujące wyniki, często w różnej formie graficznej. Dane w czasie opóźnionym można wykorzystywać do badania zmian klimatu, np. do oceny zmiany pojemności cieplnej oceanu, struktury warstwy dobrze wymieszanej w oceanie lub do oceny zmian temperatury oceanu w górnej warstwie. Sondy Argo przemieszczają się w oceanie wraz ze średnim przepływem na głębokości około 1 km. Trajektorie sond można prześledzić za pomocą analizy zmiany ich współrzędnych geograficznych z czasem. Filmy trajektorii dla wybranych sond i dla kilkudziesięciu ostatnich dni znajdują się na stronie sieciowej[3].

Wyniki naukowe

Temperatura i pojemność cieplna oceanu

Roemmich i Gilson[4] wykorzystali 250 000 danych pomiarowych Argo z okresu 2004–2007 i zauważyli, że światowe wody oceanu są cieplejsze oraz mniej zasolone w porównaniu z wynikami opisanymi w World Ocean Atlas. Ze względu na krótki okres pomiarowy dane z sieci Argo dopiero od niedawna są integrowane z innymi pomiarami klimatycznymi oceanów. Artykuł w 2007 roku w czasopiśmie Nature[5] wskazuje, że część z sond wyprodukowanych przez Woods Hole Oceanographic Institution była obarczona błędem związanym ze złym oprogramowaniem – temperatura i zasolenie były przypisane do nieprawidłowych głębokości w oceanie. Artykuł opublikowany na podstawie tych błędnych danych[6] nieprawidłowo wskazywał[7] na oziębienie oceanów. Lista publikacji utworzonych na podstawie Argo znajduje się na stronie sieciowej w Instytucie Oceanografii imienia Scripps[8].

Cyklony tropikalne

Ze względu na to, że sondy są autonomiczne, można je wykorzystać do pomiarów w ekstremalnych warunkach meteorologicznych. Dla przykładu sonda należąca do Brytyjskiego Centrum Danych Oceanograficznych (British Oceanographic Data Centre) o numerze identyfikacyjnym Światowej Organizacji Meteorologicznej WMO#: 190008 wykonała szereg pomiarów w czasie przejścia cyklonu tropikalnego Japhet poprzez Kanał Mozambicki pomiędzy 26 lutego a 2 marca 2003[9]. Sonda ta została też opisana w publikacji Centrum Danych Oceanicznych Mozambiku[10]. Cyklony tropikalne zaburzają oceaniczną warstwę dobrze wymieszaną i oziębiają ocean. W 2007 Liu i inni[11] przeprowadzili analizę za pomocą profili Argo przed i po przejściu cyklonu tropikalnego obserwując zmniejszenie temperatury po przejściu cyklonu oraz zwiększoną grubość oceanicznej warstwy dobrze wymieszanej. Sondy o neutralnej gęstości używane są do specjalnych pomiarów eksperymentalnych oddziaływania pomiędzy oceanem i atmosferą w czasie przejścia cyklonów tropikalnych, w których cykl pomiarowy jest znacznie szybszy i prowadzony do głębokości około 100 m. Sondy profilujące oraz dryftery były używane w czasie eksperymentu CBLAST w 2004 roku podczas huraganu Frances[12][13]. Sondy w programie CBLAST zostały umieszczone w oceanie za pomocą samolotu C130J[14].

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ Argo Begins Systematic Global Probing of the Upper Oceans Toni Feder, Phys. Today 53, 50 (2000), DOI:10.1063/1.1292477.
  2. ↑ A New World View Artykuł o sondach Argo w okazjonalnym wydawnictwie Explorations wydawanym przez Instytut Oceanografii imienia Scripps.
  3. ↑ Refresh, www.pac.dfo-mpo.gc.ca [dostęp 2017-11-22].
  4. ↑ Dean Roemmich and John Gilson, The 2004–2007 mean and annual cycle of temperature, salinity and steric height in the global ocean from the Argo Program, w recenzjach, Progress in Oceanography, 2008.
  5. ↑ Nature, 447, May 2007 Artefacts in ocean data hide rising temperatures.
  6. ↑ Lyman, J.M., J.K. Willis, and G.C. Johnson, 2006. Recent cooling of the upper ocean. Geophysical Research Letters, 33, L18604, doi: 10.1029/2006GL027033.
  7. ↑ [1] Willis, J.K., J.M. Lyman, J.M., G.C. Johnson, and J. Gilson. 2008. In situ data biases and recent ocean heat content variability. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, in press, doi:10.1175/2008JTECHO608.1.
  8. ↑ Argo and Float Bibliography.
  9. ↑ Missing Session Error.
  10. ↑ https://web.archive.org/web/20100627050856/http://www.argo.ucsd.edu/inahina-newsletter.pdf, The use of Argo data in studying ocean response to tropical cyclones, Alberto F. Mavumea and Lars Rydbergb, January 2008.
  11. ↑ Liu Z., Xu J., Zhu B., Sun, C., Zhang, L., Upper ocean response to the tropical cyclones in the northwestern Pacific by Argo data, Chinese Journal of Oceanography and Limnology, 25, 123–131, 2007.
  12. ↑ S.E. Zedler, P.P. Niiler, E. Terrill, D. Stammer, J. Morzel, The ocean’s response to Hurricane Frances and its implications for drag coefficient parameterization at high wind speed, wysłane do Journal of Geophysical Research, 2008.
  13. ↑ James F. Price, Jan Morzel, Pearn P. Niiler, Warming of SST in the cool wake of a moving hurricane, w druku Journal of Geophysical Research – Oceans, 2008.
  14. ↑ [2] Strona sieciowa Coastal Observing Research and Development Center w Instytucie Oceanografii im. Scripps.

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

Argo FloatInsides.jpg
Autor: Hjfreeland, Licencja: CC BY-SA 3.0
A schematic diagram showing the general structure of a profiling float as used in Argo.
2014-03-countries.png
Autor: Hjfreeland, Licencja: CC0
The distribution of Argo floats at the end of February 2014 colour-coded by country that owns the float.