人类活动加剧导致海洋升温、层化加强、环流变异，进而引起了全球海洋溶解氧浓度的快速下降，即“海洋缺氧”的现象。然而，准确测算海洋溶解氧变化依然存在较大的挑战，主要原因是海洋溶解氧观测数据量少且质量参差不齐。准确、无偏的高质量全球海洋溶解氧现场观测数据集对于监测海洋溶解氧变化、理解其对海洋生态系统和人类社会的影响具有重要意义。

近日，由中国科学院大气物理研究所（以下简称“大气所”）牵头，联合自然资源部第二海洋研究所、厦门大学等机构，在《Earth System Science Data》期刊上正式发表了大气所IAP全球海洋溶解氧现场观测数据集1.0版本（Gouretski et al. 2024）。该数据集共整编了自1920以来的三种主要仪器Bottle（采水瓶）、 CTD（温盐深仪）、BGC-Argo（生物地球化学Argo）的海水溶解氧观测廓线，并采用自主研发的质量控制系统（IAP-Oxygen-QC）和Argo偏差订正方案进行质量控制和偏差订正。数据集总计有120万条观测廓线（图1）。

图1. 三种主要仪器观测到的海洋溶解氧廓线数据量统计。

针对历史溶解氧数据中存在的多种质量问题，论文首先研发了新一代溶解氧质控系统（IAP-Oyxgen-QC）。该系统构建了10个检查子模块进行质量控制，为快速、高效地识别错误数据提供了新的解决方案。此外，为评估该质量控制系统的性能，论文使用了多个基准数据集和历史观测数据集，通过包括主、客观在内的多个维度进行测试和评估，发现该系统能较为有效地识别出错误数据，显示出新一代自动化质控系统的优势。

论文进一步针对CTD和Argo数据中的系统性偏差进行了深入研究，发现由国际Argo数据中心提供的校准后的数据依然存在一个较小的系统性偏差。论文使用了Winkler获得的数据作为“金标准”，分析了BGC-Argo延时质控模式数据上不同型号、不同数据中心（DACs）的溶解氧传感器数据在不同深度、不同年份的偏差的特征。在此基础之上，论文提出了针对不同传感器型号和BGC-Argo数据来源中心（如AOML、Coriolis、JMA、CSIRO等）的偏差订正方案。

图2. 基于新数据集测算的海洋上层1000米平均溶解氧含量分布。

新的现场观测数据集为进一步理解气候变暖背景下海洋溶解氧的历史变化规律、理解溶解氧在地球系统生物化学循环的交换过程和机理提供了更为准确的数据基础（图2）。IAP全球海洋溶解氧现场观测数据集面向全球公开共享，可以通过中国科学院大气物理研究所海洋和气候团队网站（www.ocean.iap.ac.cn） 以及中国科学院海洋科学数据中心网站（https://doi.org/10.12157/IOCAS.20231208.001）免费获取。欢迎大家下载使用！

论文第一作者为中国科学院大气物理研究所全职聘用的德国籍研究人员Viktor Gouretski，成里京为论文共同通讯作者。合作者包括大气物理研究所杜娟、谭哲韬；自然资源部第二海洋研究所邢小罡研究员；厦门大学柴扉教授。

该研究得到了中国科学院B类先导项目（XDB42040402）、国家重点研发项目（2022YFC3103905）、国家自然科学基金（42122046，42076202）、新基石科学基金会、达摩院青橙奖、中科院青促会等项目的资助。本文的计算得到国家重大科技基础设施 “地球系统数值模拟装置”的支持与帮助。

论文引用：

Gouretski, V.*, Cheng, L.*, Du, J., Xing, X., Chai, F., and Tan, Z.: A consistent ocean oxygen profile dataset with new quality control and bias assessment, Earth Syst. Sci. Data, 16, 5503–5530, https://doi.org/10.5194/essd-16-5503-2024, 2024