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在研究海洋生态时，面临着难以刻画亚热带环流中心生物现象的季节性振荡等问题。研究人员围绕北太平洋亚热带环流 ALOHA 站，开展水下滑翔机观测研究。结果表明水下滑翔机可准确表征海洋状况，该研究为海洋研究提供了新途径。
在广袤无垠的海洋世界里，亚热带环流中心区域就像一座神秘的宝藏岛屿，隐藏着无数海洋生态的奥秘。这里常年光照充足、水温温暖，然而上层真光层无机营养物质却十分匮乏 。在这样独特的环境中，生物现象的季节性振荡、随机事件以及空间变异性，都如同被一层厚厚的迷雾所笼罩，难以被清晰地刻画出来。传统的低频观测，哪怕是每月一次的观测，在这片复杂的海域面前，也显得力不从心，难以解读其中的奥秘。同时，虽然卫星遥感技术能够对海洋表面特征进行常年监测，但对于海洋表层以下的世界，卫星也只能望洋兴叹。为了突破这些困境，深入探索海洋的奥秘，来自美国夏威夷大学马诺阿分校（University of Hawai?i at Mānoa）等机构的研究人员，踏上了一段充满挑战的科研之旅。他们的研究成果发表在《Scientific Data》上，为我们打开了一扇了解海洋的新窗口。
研究人员使用了水下滑翔机（Seaglider）这一先进的工具，在 2008 年至 2023 年期间，围绕北太平洋亚热带环流的 ALOHA 站（A Long-term Oligotrophic Habitat Assessment）执行了 18 次任务，收集了超过 20,000 个垂直剖面数据。这些数据涵盖了水文（温度、盐度和压力）、化学（溶解氧浓度）和生物光学（叶绿素 a 浓度和颗粒后向散射）等多方面的属性。在研究过程中，他们运用了一系列复杂且精细的技术方法。首先，对原始数据进行了严格的处理和质量控制。例如，对于温度、电导率和压力数据，依据传感器校准系数进行转换，并去除无效范围的值，还对温度和电导率进行了一阶滞后校正 。对于氧气数据，采用了如相位压力调整、逆滤波算法等一系列校正措施 。其次，为了校准数据，研究人员利用了船载 Winkler 瓶氧气观测数据对水下滑翔机的氧气浓度数据进行校准；使用高效液相色谱（HPLC）测量的叶绿素 a 数据对水下滑翔机的叶绿素 a 数据进行校准。通过这些技术手段，研究人员获得了高质量、可相互比较的数据集。
研究结果主要包含以下几个方面：
- 技术验证：经过质量控制的水下滑翔机观测数据与 ALOHA 站的夏威夷海洋时间序列（Hawaii Ocean Time-series，HOT）计划观测数据进行对比验证。结果显示，水下滑翔机测量的温度、盐度、潜在密度异常、溶解氧浓度和叶绿素 a 浓度等数据，与 HOT 计划的观测数据显著相关。这表明水下滑翔机能够准确地测量这些海洋参数。
- 月混合层气候学：水下滑翔机观测到的混合层深度（MLD）的月度季节性变化，与 HOT 计划观测结果具有相似的范围和季节性模式。冬季 MLD 更深，夏季更浅；冬季和早春，较冷且含氧丰富的水体中叶绿素 a 含量较高，颗粒物质较少；夏末和初秋，温暖的水体和较低的溶解氧浓度则对应较低的叶绿素 a 含量和颗粒物质的积累。
- 年度和气候深度剖面：水下滑翔机测量的水文参数能够重现 ALOHA 站的年度平均和气候季节性变化，但盐度的年度和季节间剖面相对较高，这可能与大部分观测数据收集于 2008 - 2014 年，该时期 ALOHA 站盐度相对较高有关。在氧气和生物光学方面，水下滑翔机测量的溶解氧积累和损失模式与船载瓶测值一致；叶绿素 a 数据反映了 ALOHA 站的变化趋势，但在春季和秋季存在一定的高估和低估；颗粒后向散射系数与颗粒碳在季节性和深度分布上具有相似性，且在年度和双周平均上具有相关性。
综合来看，这项研究意义重大。水下滑翔机观测数据为研究海洋物理和生物地球化学条件提供了高分辨率的数据支持，有助于我们更好地理解海洋生态系统的动态变化。同时，该研究也证明了水下滑翔机在海洋观测中的可行性和有效性，为未来的海洋研究开辟了新的途径。在研究结论和讨论部分，我们可以看到，水下滑翔机不仅能够准确地刻画海洋物理和生物地球化学条件，还能重建季节性变化，观测空间变异性和随机事件。这对于我们深入了解海洋生态系统的结构和功能，以及应对气候变化等全球性挑战具有重要的意义。然而，研究也发现了一些问题，比如叶绿素 a 校准在低叶绿素区域仍需改进等，这也为后续的研究指明了方向。
