用“十八般武艺”给海洋做“体检”

龙上敏 孙晨祎 赵时长

海洋是珍贵的资源宝库和气候调节器。但它和人类一样，也会“生病”，因此需要定期“体检”。那“海洋医生”是如何给这占地球表面积70.8%的大块头“望闻问切”的呢？

我们使用体重、血压、血糖、血脂等指标表述人体健康状态。对海洋来说，则用热含量、海平面高度、海冰范围和冰架体积、海水酸碱度、溶解氧含量、海水水质、海洋物种数量等指数，作为评估海洋健康状况的指标。

评估这些健康指标，需要测量海洋从海表到海底的温度、盐度、营养盐、生物量等各项参数。

雖然有了衡量海洋健康状况的指标，但对于海洋这个庞然大物来说，显然没有足以容纳它全部体积的“医院”。所以，我们要利用各种设备对海洋进行采样测量，以便出具“体检”报告。

海洋“生病”的原因（供图/ 孙晨祎）

对此，研究人员会综合使用近岸雷达、海洋卫星、表面浮标、Argo浮标、水下滑翔机、海洋动物传感器、海底潜标、水下机器人等，定期、持续地监测和记录海洋内部健康状况的变化。

以海水测温为例，海洋Argo浮标（包括生物地球化学浮标BGC-Argo）会帮我们获取较接近海洋上层2000米的温度、盐度和生物化学数据；深海浮标（Deep-Argo）则能让我们获取2000米以下深海的状况。

例如，海洋Argo浮标观测网主要由30多个沿海国家贡献的约3900个中小型、自由漂移的自动探测设备（Argo剖面浮标）组成。它们大多由商船、调查船和帆船等布放，通常布放一个浮标只需几分钟的时间。

大部分Argo浮标在海洋上层1000米处停留，并漂移到全球各地（包括船只稀少的偏远海域）。每个浮标在海洋中可以运行3～6年，且每隔10天从1000米下潜到2000米的深度，再上浮至海面，从而完成一次自2000米往上的海洋环境要素（例如温度、盐度、溶解氧、营养盐和生物光学参数等）剖面的测量。

Argo浮标上浮到海表后，在20分钟内会将观测数据通过卫星传回陆上。这些数据在24小时内被共享，并通过互联网向全世界免费提供——可以用于日常天气和海洋环境预报，以及长时间海洋内部状况的诊断。Argo浮标是对海洋内部进行“体检”的主要观测仪器设备，目前还没有其他实用技术可以替代Argo浮标的全球观测作用。

 各类“体检”设备和方法（供图/赵时长）

此外，我们也有不少水下自主观测的新型装备，例如水下滑翔机。它们通过吸入和排出海水改变自身浮力，以波浪式前进和上下滑行，在一定时间内不断采集海洋内部信息，从而实现对深海大范围、长时序的观测。

综合来看，海洋观测日益趋于综合化、自动化、全球化和立体化，从一种设备只能测量单个或少数指标提升到可以同时测量多项指标，测量范围从单点或少数航线扩展到全球各海域，从海表或浅层海域深入到海洋内部和海底。

通过先进的监测设备、技术与数值模拟，我们得到了海洋“体检”报告单上的指标。基于监测数据，科学家会定期发布海洋热含量报告；联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）会发布气候变化的“体检”报告，对海洋各方面的评估是其中的重要内容。

不同类型的“体检”报告虽然“体检”方式和侧重点略有不同，但都不约而同地指出，在过去的百余年间，海洋已经发生了显著而广泛的系统性变化。例如，过去40年，全球平均海表温度上升已超过0.8摄氏度，全球海洋上层2000米水体的热含量不断攀升——海洋正在“发烧”，海洋极端高温热浪事件频发；近几十年，北极海冰面积下降、冰架不断融化、溶解氧含量下降——海洋正在“长高长胖”、海洋内部的“呼吸”愈发困难；在人类活动影响下，沉积在海洋底部的微塑料总量增加了两倍——海洋正在“营养不良”……

海洋部分“体检”报告（供图/ 赵时长）

面对如此棘手的“体检”报告，我们能做些什么？

从短期来看，我们需要世界各国一起实现海洋的大“体检”——全球海洋观测系统计划，构建与完善海洋观测、预警与评估系统，提升海洋健康状况的监测和预测能力，为实现可持续利用和发展海洋的目标不断努力。

从长期来看，各国要为实现《巴黎协定》的长期目标（将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在远低于2摄氏度的水平，并尽量限制在1.5摄氏度以内）而共同努力。例如，中国明确提出在2030年实现碳达峰，在2060年实现碳中和等。

对于青少年朋友，大家需要践行节能减排生活方式，少用、不用塑料制品，不使用含磷洗衣粉、不向海洋丢弃垃圾、宣传海洋环保知识等，来共同守护海洋的健康。

与人体检时使用的丰富多样的医学手段相比，海洋的“体检”手段仍相对较少。事实上，除了温度、盐度的观测，其余参数的观测仍难以做到全球覆盖，更缺乏长时间的观测记录，尤其是深海。我们亟须建立全球覆盖、多要素覆盖并囊括海与空、海表与水下、近岸与远海的立体观测系统等，做到未雨绸缪。

海洋为人类提供了无穷的资源，面对海洋，我们不能一味索取。在海洋健康状况日益恶化的今天，我们更应担负起保护海洋的责任，努力使海洋变得健康和美好！

海洋的现在与不被保护下的未来（供图/ 赵时长）