第一次算清楚人类对它的依赖有多深

来源：光明日报

台风路径预报、渔船出海决策，乃至“厄尔尼诺”的预警，都仰仗一套行之有序的全球海洋观测系统（GOOS）。这个系统由数千个漂流浮标、科考船和锚系浮标共同编织而成，如同人体的神经系统一般，时刻监测着海洋的温度、盐度和海流。

近日，《自然·气候变化》发表了一项来自中国科学院大气物理研究所的研究。这项由成里京研究员领衔、博士生朱雨静为第一作者的工作，首次定量评估了这套观测网络对国际合作的依赖程度，并揭示了数据缺失会给海洋变化监测带来怎样的偏差。合作者还包括该所朱江研究员、法国巴黎高等师范学院Sabrina Speich教授、美国国家大气研究中心Kevin E. Trenberth和圣托马斯大学John Abraham。

如何为海洋量体温

人类活动产生的多余能量，超过90%都被海洋吸收并储存了起来。换句话说，地球因温室效应积聚的多余热量，绝大部分都“藏”进了海洋。大气升温只是我们能感觉到的“表皮温度”，而海洋热含量的变化，才是反映地球长期“发烧”程度的“深部体温”。要给地球做一次根本的健康诊断，盯紧海洋是第一步。

海水升温带来的连锁反应可不止是海平面上升——它会为台风和风暴注入更多能量，迫使鱼群改变迁徙路线，甚至引发导致珊瑚白化的海洋热浪。能否尽早察觉这些风险，取决于全球海洋观测系统能否持续提供可靠的数据。

目前，这套系统的主干由近4000个Argo（地转海洋学实时观测阵）浮标构成。它们像水下机器人，自动下潜到2000米深处，每隔10天上浮一次，相当于在为海洋做周期性的“深度体检”——把海面到2000米深这条水柱的冷热、咸淡变化摸得清清楚楚，沿途记录温度和盐度剖面，再通过卫星传回数据。这些浮标，加上重复测量的科考船、定点值守的锚系浮标及其他系统，共同织成了一张立体监测网。正是依靠这套系统，科学家才能逐年算清地球的“体温”。

空间覆盖比观测数量更关键

为了摸清数据缺失到底会带来多严重的后果，研究团队设计了一组模拟实验。他们从历史观测记录中故意抽走部分数据，然后只用剩下的数据去重建全球海洋热含量变化，并计算估算误差的放大程度。

结果不出所料：观测数量减少会直接推高误差。如果随机减少20%的观测数据，全球海洋增暖速率估算误差就会增加33%；要是随机减少80%的观测数据，误差增幅甚至能达到97%。数据越少，我们对变暖趋势的判断就越模糊。

更值得关注的是空间分布的影响。在另一组实验中，研究者模拟了观测贡献排名前五的国家中，某一个完全退出观测网络的情景。结果发现，当失去的是那种具备全球覆盖能力的关键数据时，全球海洋热含量监测误差会猛然上升163%——这个影响甚至超过了随机移除全球80%观测数据的情形。

朱雨静打了个很形象的比方：“海洋观测系统就像一幅由不同国家提供的拼图，每个国家的观测平台都有自己的‘拼图块’。有些拼图块不仅数量大，而且几乎具备全球覆盖能力，一旦缺失，其他拼块很难填补空白。”

成里京进一步补充道：“就像拼图里少了中间最核心的那几块，哪怕剩下的碎片再多，也拼不出完整的画面。”原因在于，部分观测方的平台覆盖了许多其他国家很少涉足的海域，比如太平洋中部、南大洋部分区域和偏远海盆——这类数据，短期内的确很难由其他系统来填补。

成里京坦言：“我们也是第一次算清楚，人类对它的依赖到底有多深。”研究清晰地揭示出，这套由多国共建的观测系统存在一种结构性依赖。它并不靠强制性国际条约来维持，更像一场自愿的集体行动——系统能否完整运转，全看各方的持续投入与合作意愿。

从看清脆弱到精准协作

计算出的具体依赖关系，相当于给观测网做了一次“体检”。科学家由此知道了哪些海域的观测是不可或缺的，哪一类数据缺失的代价最大。

成里京表示：“过去我们总担心系统出问题，但说不清问题会有多严重。现在有了具体数字，国际社会就可以更有针对性地去协作。”比如，重点保护少数国家才能覆盖的关键海区，鼓励多国联合分担南大西洋、太平洋等区域的观测任务。还可以通过共享卫星、浮标和船舶平台，避免因单方面政策变化而导致网络出现断层。

“海洋没有国界，观测系统的设计必须体现跨国界的智慧。”Sabrina Speich教授指出，这正是GOOS未来发展的方向。

积极的变化已经在发生。新一代可下潜至6000米的全海深Argo浮标，以及能测量生物地球化学变量的剖面浮标，正陆续投入使用。中国、印度、澳大利亚、欧盟等都在扩展自己的浮标阵列。中国活跃的Argo浮标数量已位居世界前列，在南海、印度洋和西太平洋形成了更密集的观测节点。与此同时，技术进步也在降低观测成本，数据共享变得更加便捷——这些都为降低系统的脆弱性创造了条件。

这项研究也提醒我们，海洋观测系统与卫星导航、日常气象服务一样，属于关键基础设施。它正常运行时，你几乎感觉不到其存在；可一旦出现大范围数据中断，风暴预警失效、气候预测失准、海上作业风险升高等问题就可能接踵而至，最终影响到每一个人。如果各国能将彼此的“依赖”转化为共同的“责任”，那么每一次投入，都是在加固抵御气候灾害的防线。

没有任何国家能独自监测全球海洋的变化，也没有任何国家能承受全球观测系统衰落的后果。守护这张海洋预警网，是各国共同面对的课题。这项研究既给了我们警醒，也描绘出一条以科学协作增强韧性的路线图。