青岛日报社/观海新闻12月17日讯 得益于小型化、低成本、无人操作、布放简单等优势，仅仅依靠岸基指令就可以在海洋中实现自主沉浮、连续实时大范围观测的Argo浮标，20年来已在全球海洋观测中得到广泛应用。
与西方国家相比，我国虽然在Argo浮标的研发上起步较晚、发展相对滞后，但多年来也在不断追赶、缩小着差距。目前，国内研发Argo浮标的涉海高校、院所有6家左右，其中，青岛的研发力量占到了一半以上，极大推动了国产Argo浮标从近海到深海的发展。
等待布放HM2000型Argo浮标。
青岛研制的HM2000型Argo浮标，是唯一获得Argo组织认证的国产化浮标
Argo浮标，是通过Argo组织认证的自持式剖面探测漂流浮标（还未得到Argo认证的浮标统称为“自持式剖面浮标”），其研发初衷与Argo计划息息相关。1998年，西方科学家计划在全球大洋中每隔300公里布放一个由卫星跟踪的剖面漂流浮标，总计为3000个，组成一个庞大的Argo全球海洋观测网。通过快速、准确、大范围地收集全球海洋上层（0~2000米）的海水温度、盐度等剖面资料，以提高气候预报的精度，有效防御气候灾害给人类造成的威胁。
自 2000年实施以来，Argo计划在30多个国家和国际组织的共同努力下，已经在全球海洋中布放了超过16000个Argo浮标，累计获取了约160万条温、盐度剖面和部分涉及生物地球化学要素（如溶解氧、叶绿素、pH和硝酸盐）的观测剖面。这些数据量比过去100年通过船载现场考察获取的总数据量还要多4倍。
HM2000型Argo浮标。
截止到2020年2月中旬，在海上正常工作的Argo浮标已经接近4000个，每年能新增约14万条观测剖面。目前，布放Argo浮标是以美国、澳大利亚、日本等发达国家为主，我国在2002年才正式加入Argo计划，起步较晚，布放量相对较少。
据了解，国内研发自持式剖面浮标的单位主要是国家海洋技术中心、青岛海洋科学与技术试点国家实验室、山东大学（青岛校区）、中国海洋大学、天津大学和中船重工710研究所。总体来看，位于天津的国家海洋技术中心研制的2000米级自持式剖面浮标已经比较成熟，并实现了近100%的国产化率；而在青岛的中船重工710研究所旗下的全资子公司青岛海山海洋装备有限公司，其自研的HM2000型Argo浮标，是国内唯一获得国际Argo组织认可的国产化浮标，已经在Argo计划中得到应用。
“Argo 计划中Argo 浮标观测信息收集主要依赖于美国NOAA 卫星，各国布放的Argo 浮标获取的观测数据由位于世界各地的NOAA 卫星地面站统一接收，随后将浮标数据传送至位于美国和法国的数据处理中心，经集中处理后再发送至最终用户。”据青岛海山相关负责人介绍，青岛海山研发的国产HM2000型Argo浮标可以根据北斗和铱星进行定位和数据传输，随着该型号被Argo组织认可，北斗卫星通信系统也已成为Argo组织推荐使用的卫星通信方式。
目前，青岛海山正在大力发展海洋装备事业，已建有海洋装备柔性生产线，具备国产Argo浮标、实时/定时通信潜标、CTD等产品的生产能力。
浮星半实物仿真系统。
青岛牵头研发的“浮星4000”，在国内率先将探测深度提高到4000米
随着对全球海洋认知的不断深入，如今，Argo计划已经进入到一个新的时代。
“最早提出Argo计划时，是针对全球海洋上层（0~2000米）进行观测。不过，2000米以下的深海，也暗藏着热量交换和物质运输的过程，亟待深入研究。”据海洋试点国家实验室相关负责人徐佳毅介绍，目前活跃在全球海洋中的Argo浮标，基本只能下潜到 2000 米，能够到深海的Argo浮标不超过200个。因此，Argo 组织希望向深海拓展，在4000个Argo浮标里发展出 1500个左右深海Argo浮标。
从2000米到4000米，Argo浮标的工作水深发生了变化，设备受到的水深压力也随之而变。不过，从20MPa到40MPa的压力变化导致的关键技术要求，并不是一个简单的线性叠加，而是指数级的增长。如何在高压的条件下精确地进行浮力调节，成为深海Argo浮标研发的重点。换句话说，浮力驱动系统是深海Argo浮标研发的核心技术。
“浮星-4000”自持式剖面浮标。
不止于此，深海Argo浮标的运行深度不断增加，但Argo组织对浮标的寿命需求并没有降低。因此，要想让深海Argo浮标保持运行寿命超过三年、完成观测剖面数超过100个的目标，就必须保证浮标在海水中处于一个低功耗的状态，这也是深海Argo浮标需要突破的重点。
2016年，在“问海计划”项目的依托下，由海洋试点国家实验室牵头，联合天津大学、中船重工710研究所、中国海洋大学和山东大学（青岛校区）四家单位，共同参与和开创了国内深海自持式剖面浮标研制的先河。
去年研制成功并进行了海试的“浮星4000”深海自持式剖面浮标就是其重要成果之一。该浮标利用内部的浮力调节系统改变外部的油囊，通过改变排水体积，实现等效密度的变化，从而完成上浮和下潜过程。这种浮力驱动系统，在国际上认可度最高，在小型海洋仪器设备中最为可行。
经过一年发展和改进，目前“浮星4000”已经发展到第三代。在能耗方面，只有第二代浮标的1%；在稳定性及可靠性上，也获得了大幅度提升。
据介绍，这离不开天津大学青岛海洋技术研究院联合海洋试点国家实验室在国内首创的深海自持式半实物模拟仿真平台的支撑。在减少出海测试的条件下，该平台可以模拟海洋压力参数，让“浮星4000”在实验室里就可以模拟真实环境进行测试，如此不仅可以测试浮标的硬件单元，而且可以验证浮力驱动单元，通过提高硬件单元和浮力驱动单元的可靠性，来提高浮标的寿命。
“针对‘浮星4000’深海自持式剖面浮标，我们已经实现产业化生产布局，可以在实验室里完成从设计到加工、组装、调试和水池测试等过程。4000米之外，6000米级的深海自持式剖面浮标样机也已经研制出来，预计明年进行海试。” 徐佳毅说，接下来，团队将针对浮标的外壳材料和加工工艺以及仪器舱等方面寻求突破，力争尽早实现100%国产化率。于此同时，还将推动“浮星4000”在国际组织上的认定，不仅实现在国内科研院所推广使用，而且争取服务于我国的Argo计划观测需求。（青岛日报/观海新闻记者 李勋祥）
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