I 重要却脆弱的GOOS
台风的登陆预报、渔船出海前的海况判断、厄尔尼诺的预测预警…… 这些我们习以为常的生活保障背后，藏着一套鲜少被公众注意的 “全球海洋神经系统”—— 全球海洋观测系统（GOOS）。它就像一张铺在全球海洋中的大网，靠着 Argo 浮标、科考船、锚系浮标等无数 “眼睛”，盯着海洋里的温度、盐度等基本要素，为天气气候预测、灾害预警托底。但最新的国际研究却敲响了警钟：这张我们离不开的网，脆弱程度远超想象。
2026 年 5 月 22 日，《Nature Climate Change》在线发表由中国科学院大气物理研究所成里京研究员领衔的研究，首次定量算出了这张观测网一旦 “破洞” 会给全球海洋增暖测算的准确性带来多大的冲击。
海洋是地球的热库，海洋储存了全球增暖90%以上的净能量盈余。温暖的海水会给台风、强风暴提供能量，鱼群的迁徙路线会跟着海水温度变化，就连让珊瑚白化的海洋热浪，也得靠海洋观测数据才能提前发现并预警。我们对天气和气候的监测和预测，都离不开GOOS。
图 1 2005年至2023年全球海洋温度剖面观测分布及主要国家贡献。(a) 全球海洋温度剖面数据的空间分布。 (b)–(f) 排名前五的国家（美国(US)、澳大利亚(AU)、日本(JP)、法国(FR)和德国(DE)）的贡献。 (g) 其余所有国家的总贡献。
颜色代表观测平台，包括：剖面浮标 (PFL)、动物载体平台 (APB)、抛弃式温深仪 (XBT)、温盐深仪剖面 (CTD)、漂流浮标 (DRB)、海洋台站数据 (OSD)、起伏式海洋记录仪 (UOR)、水下滑翔机 (sea glider, GLD) 和系泊浮标 (MRB)。
II 不寒而栗的结果
为了定量测算观测数据缺失会造成什么影响，该研究做了进行了一系列 “模拟实验”：把观测数据从已有的观测系统中 “去掉”，看看海洋热含量的监测会出多大的偏差。研究发现：随机减少 20% 的观测数据，全球海洋增暖速率的估算误差会增加33%；随机减少80% 的观测数据，误差会增加97%。（图2a）
更让人意外的是，观测数据的 “空间分布”，远比单纯的 “数据数量” 重要得多。研究团队进行了另外一组实验：如果把观测贡献前五的国家里，美国的所有观测数据全部拿掉，全球海洋热含量的监测误差会直接暴涨 163%—— 这个冲击，甚至比随机移除全球 80% 的观测数据还要大。（图2b、c）
图 2 GOOS（全球海洋观测系统）数据降质对年度海洋升温速率估算的影响。(a) 年度海洋热含量变化率的时间序列（年度平均OHC时间序列的中心差分，记为 dOHC/dt，单位为 W m⁻²，以海洋表面积作为平均计算）。黑色虚线表示参考实验（REF，使用了所有数据）。彩色实线代表数据移除实验，包括：分别随机移除 20%、40%、60% 和 80% 观测数据（每个级别包含十个独立的实验实例，均以同一种颜色绘制）的实验；以及将各个主要贡献国相关联的所有观测数据全部移除的特定国家移除实验：美国 (No-US)、澳大利亚 (No-AU)、日本 (No-JP)、法国 (No-FR)、德国 (No-DE) 和欧盟 (No-EU)。(b) dOHC/dt 的相对误差，计算公式为：每个数据移除实验的 dOHC/dt 与参考实验的 dOHC/dt 之间的均方根误差 (RMSE)，除以参考实验时间序列的标准差 (STD)。(c) OHC 加速率的相对误差，计算公式为：数据移除实验与 REF 之间 dOHC/dt 的趋势差值，除以参考时间序列的趋势：|DIFF/TREND(REF)|。其中，参考趋势 TREND(REF) 的值为 0.51 W m⁻² dec⁻¹（瓦特每平方米每十年）。
III 致命的空间分布漏洞
这是为什么？原因在于空间分布。海洋观测系统是由不同国家的观测系统拼起来的（图3），就像一幅拼图，每个国家的观测平台有着自己的 “拼图块”，美国的观测数据是唯一一个有全球覆盖的“拼图”，同时也覆盖了太平洋、大西洋中的一些鲜少有其余国家进行常规观测的海域。如果这些地方缺少观测，其他国家的观测系统无法补充。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，你也拼不出完整的画面。
图3 不同国家在2005-2023年间获取的海洋温度廓线观测资料的空间分布（数据源：全球海洋观测数据库—World Ocean Database）。
IV GOOS需要全人类的共同支持
成里京研究员说：“过去二十年，全球政府、研究机构、高校等部门一起攒出了这套海洋观测系统，这是很了不起的成就。但我们的研究第一次算清楚，人类对它的依赖到底有多深 —— 一旦各国的投入动摇了，这种依赖很快就会变成我们扛不住的脆弱。”
其实这套全球海洋观测系统，是国际科学合作最成功的成果之一，但很少有人知道，它并不是依赖于有强制力的国际条约，更像是一场全人类的 “自愿集体行动”：没有硬性规定要求各国必须持续投钱、持续运行观测设备，全靠大家的共同意愿。可现在，这种集体行动正面临着越来越大的压力。
论文同时强调：这套系统其实和我们熟悉的卫星导航、日常的气象服务一样，是真正的关键基础设施。平时它好好运转的时候，你根本感觉不到它的存在，可一旦它出了问题，你才会发现，原来所有的生活、生产都离不开它。
没有一个国家能独自监测整个海洋的变化，也没有一个国家能承受得起放弃全球观测系统的后果。海洋没有国界，一旦这张观测网破了洞，风暴预警失效、气候预测不准、渔业生产受影响，这些代价最终会落到每一个人身上。守护这张托着我们生活的海洋预警网，从来都不是某一个国家的事，而是全人类共同的功课。
论文信息
该论文第一作者为朱雨静（中国科学院大气物理研究所博士生），通讯作者为成里京研究员；合作者包括大气物理研究所朱江研究员、法国巴黎文理研究大学-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、美国圣-托马斯大学John Abraham。
相关文章：Zhu, Y., Cheng, L., Trenberth, K.E., Abraham, J.P., Speich, S., and Zhu, J. 2026: Critical dependence of global ocean heat monitoring on the ocean observing system. Nature Climate Change,
https://doi.org/10.1038/s41558-026-02661-6.图文 | 成里京研究员团队
排版 | 天兔兔
审核 | 风云梦远
策划 | 航崽