地理纵横

来源：视觉中国

海表气象和海-气通量观测

过去百年，海表气象要素和海-气通量估计是通过商业船只和海面浮标的观测得到的，格点海洋表面气象要素和海-气通量产品则以观测、数值模式输出、卫星观测等综合观测方式获取。

1842年，马修·方丹·莫里（Matthew Fontaine Murray）从大量船只的航海日志中，发现海洋气象信息，到1847年初步编辑完成了覆盖北大西洋的风和洋流图。为了完善这些图，需要更多、更加规范的包含气象观测数据的航海日志。于是他将这些风和洋流图的拷贝分发给同意合作的水手，海图无偿奉送的条件是，水手返航时将包括了观测结果的日志文件交给莫里。到1851年，与莫里合作的船只达到1000多艘，基本上覆盖了全球海洋。莫里本着“我为人人、人人为我”的原则进行数据交换，让IMO（国际气象组织）成为全球数据共享的旗帜。在随后的一个世纪里，海洋上的船只利用气压表和干湿温度计继续观测海表气象要素，用水桶或引擎冷却水采样对海洋温度进行观测。

随着船只增加，考虑跨洋飞机航行的前景，20世纪20年代，在北大西洋和北太平洋开展了固定点船只天气观测计划，其价值在第二次世界大战和20世纪50年代得到提升。

天气浮标站自20世纪50年代初以来布设，大多在近海岸。浮标站主要致力于收集海表气象和海浪数据。无人值守观测面临挑战，天气浮标站的典型观测值包括风速风向、气压、气温和海温以及湿度，但不对短波或长波辐射或降水进行观测，因而无法提供计算海气热量、淡水和动力通量所需的平均气象数据。

沿海海洋观测

沿海海洋海平面观测提供了全球一些地点长达百年的海平面高度变化记录。沿海海平面数据常规应用于港口、船只和娱乐活动，同时应用于不同的科学研究。

沿海海洋洋流观测的主要途径是利用声学多普勒流速剖面仪，海洋表面洋流大范围测量可以通过陆上的高频雷达。

现代沿海海洋观测系统基于多尺度、多平台方法，通常将观测数据与高分辨数值海洋环流模式，有时还与生物地球化学模式结合起来。建立沿海海洋观测的“最佳实践”在20世纪90年代末得到了“国家海洋伙伴项目”（NOPP）的支持。在NOPP的支持下，很多研究团队开展沿海海洋观测和模拟工作，利用系泊设备、海底着陆器、自动海表和水下航行器以及海岸和河口站等平台支持的传感器提出了观测系统的基本要素。

1918年，E·莱斯特·乔纳斯（E. Lester Jones）在美国沿海和大地测量报告中呼吁“测量洋流的方向和速度，风的方向和速度……从而分析洋流和某些气象条件之间确切的关系”。自从乔纳斯呼吁采取行动以来，我们在过去100年里用各种仪器和观测平台取得了观测沿海海洋的巨大进步。这些数据持续扩展了我们的认知，提升了预报沿海海洋物理过程的能力，以及了解海洋生态系统是如何被塑造和受到影响的。

极地海洋观测

极地海洋观测有着悠久和多彩的历史，始于南森乘“弗拉姆号（Fram）”试图抵达北极的历时3年的著名探险。除了记录浮冰漂移，考察队还在航行途中开展了多种大气和海洋观测，产出大量论文和科学著作，其中，南森对寒冷的温跃层之下相对温暖的北大西洋水层进行了观测，并指出海冰倾向于往风向右侧漂移。

南森在报告中向皮耶克尼斯描述了这一冰漂移观测现象，后者指派年轻的助手埃克曼（V. Walfrid Ekman）找寻可能的物理过程。埃克曼写出的论文为风驱动海洋环流理论打下了基础。科学观测还是斯科特和沙克尔顿英国南极考察队及20世纪初其他国家探险者的核心设计目标。

极端环境条件尤其是海冰铺满北冰洋的冬季，是到达该区域最主要的障碍。高纬度观测的三种主要方式分别是船只（从破冰船上直接观测或借助船只运送人员到冰川上的基地）、飞机（主要是短期观测）和自动观测（仪器布设在海冰上/下，或水下系留）。采用第一种方式的著名的观测活动是1937年开始的“北极-1号（NP-1）”苏联/俄罗斯北极漂流冰基地项目。值得注意的是，NP-1配备了飞机而不是船，但是在漂流了274天后，基地的4名观测员最终在格陵兰海被破冰船疏散。随后的数十年里，苏联/俄罗斯研究者建立了一系列NP漂流站，最新的站被称为“NP-2015”，标明了该站建立的年份。

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