在海丝路、海洋命运共同体、参与全球海洋治理和应对全球气候变化等国家倡议和国家战略的推动下，近二十年里我国投巨资建造了众多先进的科学考察船，还从国外引进了大量新颖的海洋观测仪器设备，实施了无数海洋综合调查专项和共享航次计划的海洋科考项目，看似获得了一大批海上现场观测数据，但却未能发挥出应有的作用。

特别是使用CTD传感器测量的海水温、盐度剖面数据，因缺少对电子传感器必须采取的标定、校正和现场比测等规定程序，使得数据质量变得扑朔迷离，花重金换来的海上现场观测数据，几乎成了“三无”产品。海洋观测的不规范与海洋数据的低质量，将会严重影响我国海洋科学的健康、可持续发展。

2017年，联合国教科文组织发布的《全球海洋科学报告：世界海洋科学现状》，首次对全球海洋科学进行综合评估并提出了八个高优先主题，“海洋观测与海洋数据”则是其中之一，成为支撑海洋与气候、海洋健康等其他七个主题的重要部分。尽管海洋观测与海洋数据有着极其重大的科学意义与社会经济价值，但其实施与获取在国内却面临着巨大挑战。

一、存在的主要问题

１、传感器观测在我国海洋调查中已呈独领风骚的局面

在全球气候变化的大背景下，海洋的物理环境变化及其与人类活动的共同影响，引发了一系列全球性海洋问题，如海水温度上升、热含量增加、海平面上升、海洋酸化、缺氧和生物多样性下降等，其中海水温、盐度变化，又是多种海洋环境问题的主要诱因。历史上，人们对海水温、盐度的观测研究，也要比其他海洋环境要素早得多，而利用先进、新颖的电子传感器观测海洋，也是起步于此。

早在上世纪70年代，一种新型的直读式海洋剖面观测仪器，并携带着CTD传感器（故有CTD仪之称），就被广泛应用于海洋观测中，成为现代海洋调查的常用观测仪器设备。我国于上世纪80年代中期开始从国外引进。尽管到目前为止，国内也已成功研制出国产CTD传感器并投入海上使用，但进口CTD在我国近、远海调查中却依然独占鳌头。

在海洋科学领域，获取海量、丰富的海洋环境观测数据，确实需要更多新颖、先进的海洋观测平台及其传感器，但提高海洋观测资料的精准度，也离不开用于检验和校准它们海上现场观测精确度，特别是观测准确度的标准仪器设备，如国内外普遍公认的颠倒温度表、铂电阻温度计和实验室盐度计等。然而，在国内海洋领域，除了测量海水温、盐度的高精度电子传感器要从国外进口外，连检验这些传感器观测数据质量优劣的标准仪器设备，也得从国外进口，国内难觅。

２、传感器观测缺失海上现场比较观测已经成为一种常态

近些年里，虽说使用的电子传感器，如CTD，基本上能够做到航次前送检标定，但仍罕见航次后复检的；至于在海上利用公认的或者国标规定的颠倒温度表和实验室盐度计比较观测，却已被一些海洋调查专项自编的调查技术规程、错误地改用双传感器（即在一台CTD仪上同时安装２套分别测量海水温度和电导率的传感器）取而代之；即使一些涉海单位陆续购置了国外进口的高精度实验室盐度计，但大多数也只是陈列在陆上实验室里的一件摆设，而鲜见直接带上海洋科考船使用的。

因缺乏真实、有效的海上现场比测结果，没了追根溯源的依据，也就缺失了传感器数据的观测准确度。此类现象不仅仅发生在某个科研单位、团队，也不只出现在单个海洋调查项目中，在涉及全国性的海洋调查研究专项或者共享航次计划任务中，同样存在，并已渐渐成为海洋领域“群体性迷失”的一个难题。

在国际上，随着新颖海洋观测平台及其传感器技术的不断问世，常规CTD仪已经逐渐升级成为新一代“多参数水质剖面仪”，除了海水温、盐度外，还能测量海水溶解氧、pH、叶绿素和营养盐等多种海洋环境要素。这些宝贵的海上第一手资料，承载着为所有自动、长期观测仪器设备和数值预测、预报模型等，提供高精准度和高可靠性验证、校正和比测用标准数据的重任。除了常规用于分析和认知海洋现象/特征外，还会被用来检验和校正如剖面浮标、水下滑翔机和锚碇浮标等新型自动测量仪器的观测结果，以及研究和建立卫星遥感反演方法及其检验反演结果的准确性等；同时，还会被用来检验海洋和天气数值模拟结果的准确性。

在国内海洋领域，因获得的CTD和多参数传感器测量数据，一来无法追根溯源，二来本身的观测精准度都难以得到保证，也就无法起到“标准数据”的作用；甚至一些航次的CTD剖面数据，还会被经严格质量控制后的自动剖面浮标观测结果，判定为存在漂移误差或者观测准确度等级不符合国标要求的反面案例。至于国内利用自动观测仪器设备在海上进行的长期、连续观测，其观测数据的质量也就可想而知。

３、传感器数据质量因长期受主观因素影响而变得扑朔迷离

影响电子传感器观测资料质量的客观因素（如元器件老化、主板设计和传感器自身缺陷，以及受海面油污染、生物附着和冰冻凝结影响等），对使用者和管理者来说，似乎难以掌控；但所产生的测量误差或者资料缺失问题，还是很容易被发现的，而且也已形成了一套比较成熟的技术、方法和措施，进行校正和补救。然而，一些主观因素（如检定不及时或者漏检，以及日常维护保养、操作使用不当和忽视海上现场比测等）还是可以预防和避免的，却由于各种原因，一直未能引起主管部门的重视。

进入本世纪来，随着国家海洋调查研究专项和国家自然科学基金委共享航次计划科学考察项目及其投入的不断增加，一些从未接触过海洋观测活动的部门、单位和科研团队及其项目负责人，开始蜂拥般进入海洋观测领域。

由于缺乏对海洋观测技术和方法的基本了解，对国家制订发布的相关法律法规和规范规程也是一知半解，普遍把仪器设备生产商提供的传感器初始精度看作是海上现场观测精度；忽视了传感器在恶劣海洋环境中会产生漂移、偏移误差，甚至会产生错误的观测数据；忽视了传感器须送权威计量机构校准、标定，以及每天须在特定层次上采用颠倒温度表和采集水样并利用实验室盐度计进行现场比测的具体要求等；还有的甚至把推荐性国家标准，如《海洋调查规范》（GB/T 12763-2007），师心自用地认为“可以采用也可以不采用”。

而且，随着时间推移，组织实施海洋观测活动的部门和单位逐渐呈现出群龙无首的局面。尽管来自海洋调查一线有关“重视海洋观测数据质量”的呼声连绵不断，国内主流媒体也曾做过系列宣传报道，但对调查负责单位和主管部门的触动不大，致使本来有条件、也有保障获得高质量海洋数据的船舶调查，反倒引发了一个个出人意料的“黑天鹅事件”，如长江口外海域水体出现大范围异常低盐，甚至负盐度值；以及在西太平洋的马里亚那海沟深处发现深层水的季节变化，甚至月变化特征，等等。国内海洋观测数据的质量与可信度，遭遇“滑铁卢”般下降。

特别指出的是，一些国际大科学计划的组织实施团队，为了提高全球海洋上由越来越多的自动观测仪器设备收集的原位数据质量，则在不断呼吁沿海各国尽可能提供可溯源的、高质量的、并由船载或者锚碇CTD传感器观测的数据，并已建立了一个覆盖全球深海大洋区域的高质量历史背景数据库，每年更新。但源自我国的贡献，却是寥寥无几。

我国利用CTD传感器观测也已有40多年的历史，但类似的数据库，却是前所未闻。倘若完全参照国际组织提出的可溯源、高质量要求，即使是在近海、局部海域，建立这样的数据库也会是困难重重。

二、相关法律法规和规范规程的规定与要求

１、《海洋观测预报管理条例》（国务院令第615号，2012年）

（１）“从事海洋观测活动应当遵守国家海洋观测技术标准、规范和规程”；

（２）“加强对海洋观测资料获取和传输的质量控制，保证海洋观测资料的真实性、准确性和完整性”；

（３）“海洋观测使用的仪器设备应当符合国家有关产品标准、规范和海洋观测技术要求”，以及“海洋观测计量器具应当依法经计量检定合格。未经检定、检定不合格或者超过检定周期的计量器具，不得用于海洋观测”；

（４）“从事海洋观测活动的单位应当按照国务院海洋主管部门的规定，将获取的海洋观测资料向有关海洋主管部门统一汇交”，以及“建立海洋观测资料数据库，实行资料共享”。

２、《科学数据管理办法》（国务院办公厅， 2018年）

（１）“有关科研院所、高等院校和企业等法人单位（以下统称法人单位）是科学数据管理的责任主体”，其中赋予的一项主要职责就是“按照有关标准规范进行科学数据采集生产、加工整理和长期保存，确保数据质量”；

（２）“法人单位及科学数据生产者要按照相关标准规范组织开展科学数据采集生产和加工整理，形成便于使用的数据库或数据集”，以及“法人单位应建立科学数据质量控制体系，保证数据的准确性和可用性”。

３、《海洋调查规范-第2部分：海洋水文观测》（GB/T 12763.2-2007)

（１）“释放仪器应在迎风舷，避免仪器压入船底。观测位置应避开机舱排污口及其他污染源”,以及“探头出入水时应特别注意防止和船体碰撞。在浅水站作业时，还应防止仪器触底”；

（２）“将水下单元吊放至海面以下，使传感器浸入水中感温3 min～5 min”、“根据现场水深和所使用的仪器型号确定探头的下放速度。一般应控制在1．0 m／s左右。在深海季节温跃层以下下降速度可稍快些，但以不超过1．5 m／s为宜”，以及“为保证测量数据的质量，取仪器下放时获取的数据为正式测量值，仪器上升时获取的数据作为水温数据处理时的参考值”；

（３）“利用CTD测水温时，每天至少应选择一个比较均匀的水层与颠倒温度表的测量结果比对一次”，以及“利用CTD测盐度时，每天至少应选择一个比较均匀的水层，与利用实验室盐度计对海水样品的测量结果比对一次。深水区测量盐度时，每天还应采集水样，以便进行现场标定”；

（４）“如发现CTD的测量结果达不到所要求的准确度，应及时检查仪器，必要时更换仪器传感器，并应将比对和现场标定的详细情况记人观测值班日志”；

（５）“5．3．1 CTD仪观测记录的整理。CTD资料的处理原则上按照仪器制造公司提供的数据处理软件或通过鉴定的软件实施。其基本规则和步骤如下：a) 将仪器采集的原始数据转换成压力、温度及电导率数据；b)对资料进行编辑；c) 对资料进行质量控制，主要包括剔除坏值、校正压强零点以及对逆压数据进行处理等；d)进行各传感器之间的延时滞后处理；e)取下放仪器时观测的数据计算温度，并按规定的标准层深度记存数据”，以及“CTD仪测盐度资料的处理。CTD测得的盐度记录，可照5．3．1进行整理。测量的电导率值换算成盐度后，如在跃层中有明显的“异常尖锋”存在时，应将电导率或温度测量值进行时间滞后订正，然后再重新计算盐度”。

４、《电导率温度深度剖面仪》(GB/T 23246-2009)

（１）“CTD剖面仪应贮存在温度为－２０℃～４０℃，相对湿度小于９５％的室内，周围无腐蚀性气体和粉尘，无强电磁场和强烈振动，避免较强的冲击或碰撞，产品不应倒立或倒放”；

（２）“温度低于０℃时，应确保电导率传感器玻璃管中干燥，无任何水分”。

５、《温盐深测量仪检定规程》（JJG 763-2019）

“CTD的检定周期一般不超过1年。为了保证CTD测量数据的质量，建议在出海前后进行后续检定”。

６、《海洋观测资料管理办法》（中华人民共和国国土资源部令 第74号，2017年）

（１）“海洋观测资料实行共享制度”；

（２）“因下列事项需要使用海洋观测资料的，海洋观测资料管理机构应当无偿提供”，其中之一是“从事海洋工作的机构、事业单位开展公益服务、非营利性科研工作需要”。

７、《海洋计量工作管理规定》（国海规范〔2018〕2号）

（１）“在用海洋专用计量器具必须进行量值溯源。已建立计量标准和有效计量检定规程的海洋专用计量器具，使用者应当向计量行政部门授权的法定计量检定机构申请计量检定”；

（２）“海洋专用计量器具在初次使用、检定有效期到期、出现故障维修，经核查其计量性能发生改变等情况下，投入使用前，使用者按就近原则申请计量检定或计量校准”，以及“国家海洋局局属法定计量检定机构应在限定期限内完成计量检定或校准，对检定合格的海洋专用计量器具出具检定证书，对检定不合格的海洋专用计量器具出具检定结果通知书，对经过校准的海洋专用计量器具出具校准证书”；

（３）“对具备计量检定条件的海洋专用计量器具，未经计量检定、计量检定不合格或者超过计量检定周期，不得使用”，以及“对不符合有关规定要求的计量行为，及时予以纠正，造成严重后果的，进行通报批评”。

８、《关于加强海洋调查工作的指导意见》（国海发〔2015〕5号）

（１）“建立健全海洋调查标准计量与质量控制体系。结合海洋调查的新技术和新方法，及时制修订和完善海洋调查标准及体系，实现与国际接轨”，以及“建立海洋调查仪器设备量值溯源管理和质量保障体系，加强海洋调查机构计量认证管理和调查人员资格管理，实施海洋调查全过程、全要素质量控制与监督，保障调查资料和数据质量”；

（２）“推动调查船舶建设与共享使用。积极推进海洋综合调查船和专业调查船建设，进一步发展壮大国家海洋调查船队；创新完善国家海洋调查船队管理模式，提升船队调查能力和服务水平。加强调查船舶、船时等信息服务，推进海洋调查航次和大型仪器装备共享，提高海洋调查船舶和设施使用效率”；

（３）“加强海洋调查队伍建设。加大高等院校、科研院所对海洋调查基础性人才的培养力度；以重大调查专项和科技计划为依托，培养海洋调查创新型、复合型领军人才，壮大海洋调查人才队伍；加强海洋调查人员岗位技术培训，提高海洋调查人员职业技能”。

９、《关于进一步加强海洋观测预报活动监管的通知》（自然资源部办公厅，2022年）

（１）“从事海洋观测活动的单位是否遵守国家海洋观测技术标准、规范和规程，是否建立并有效运行质量保证体系和计量管理体系；海洋观测使用的仪器设备是否符合国家有关产品标准、规范和海洋观测技术要求，是否未经检定、检定不合格或者超过检定周期”；

（２）“对于不遵守国家海洋观测技术标准、规范或者规程，使用不符合国家有关产品标准仪器设备的单位，有关自然资源（海洋）主管部门会同有关主管部门按照《海洋观测预报管理条例》第三十三条要求进行处理”。

三、提高传感器观测数据质量的对策与建议

随着海洋与气候问题逐渐成为各国关注的战略主题之一，海洋已经成为21世纪各国争相发展的关键领域，“海洋强国”建设也是我国的国家战略。为此，提高海洋观测数据的质量，特别是CTD和多参数传感器观测数据的精准度，显得尤其重要，迫在眉睫。

１、严格遵守国内相关法律法规和规范规程要求，组织实施海洋调查活动

针对携带电子传感器的直读式观测仪器设备，需严格落实航次前后检定和海上现场比测，并严格按照用户手册操作、使用；针对不同的调查目的和任务要求，还应因地制宜选择和使用观测仪器设备，不应对进口仪器设备过于迷恋、依赖。看似高精度、高分辨率的进口CTD传感器，其实并不适用于泥沙含量高、海面油污染比较严重的河口和近岸浅海区域。何况，国内现行《海洋调查规范》对河口、浅海区域的海水温、盐度资料的观测精度和观测准确度等级要求，都要比深海大洋水域低得多，完全可以利用国产CTD传感器取而代之。

随着我国海洋调查区域已经由河口、近岸海域向外海大洋拓展，以及新型海洋观测平台及其传感器的不断推陈出新，2007年版《海洋调查规范》中的一些规定和要求，已经跟不上形势的发展，尤其是与国际组织提出的观测精确度/准确度和数据质量控制要求等，已经存在较大差距，需要及时调整、补充和修编。

强烈呼吁组织、参与海洋调查活动的部门和单位，能够各司其职、尽快行动，展开行之有效的检查和监督管理，督促相关项目负责人转变观念，提高遵纪守法的自觉性，切实把《海洋观测预报管理条例》、《海洋调查规范》和《海洋计量工作管理规定》，以及《海洋观测资料管理办法》和《关于加强海洋调查工作的指导意见》等国家法律法规和规范规程及其相关追责问责制度真正落到实处。同时，为了确保我国海洋事业的高质量发展，亟需形成常态化管理的体制机制。

２、高度重视海洋观测数据质量，建立一支专业性强的数据处理及质量控制队伍

海洋数据处理及其质量控制，以及相应技术、方法的研制与应用，需要由经验丰富、熟悉观测仪器性能和数据处理技术的科技人员负责并承担。负责海上现场观测及其仪器操作人员应是数据质量控制的第一责任人，数据汇集中心/数据交换共享平台主要起到审核、监督和管理的作用，一旦发现可疑数据或者数据无法溯源的问题，应在第一时间反馈给提交数据的责任人员，并要求迅速补充、完善，直到完全符合规定的数据质量要求为止。为此，重视和建立一支专业性强的数据处理及质量控制队伍乃是当务之急。

目前，国内针对海洋数据处理与质量控制，还尚未有系统、完整的标准可循，建议尽早颁布实施诸如《海洋环境数据处理与质量控制》等海洋行业标准，以增加海洋数据的可靠性和使用价值；并争取尽早建立一个高质量的包括南海在内的西北太平洋海洋环境数据集/库，以推动我国海洋科学及其相关交叉学科的快速发展。

对于不断丰富起来的溶解氧、pH、叶绿素和营养盐等观测数据的质量控制工作，国外也还刚刚开始。相比成熟的CTD传感器，无论是观测精度、分辨率，还是稳定、可靠性等，这些观测生物地球化学要素的传感器，都要逊色不少。

为此，建议抓住近些年国内已经引进不少船载多参数水质剖面仪和在陆续布放携带多参数传感器自动剖面浮标的契机，鼓励并支持海洋科技工作者积极开展这项既能填补国内空白、也能引领国际前沿的科技基础性工作，研发一套适用于多参数观测数据的质量控制系统，在确保我国利用新颖传感器获得高质量观测数据的同时，也能为正在实施的国际大科学计划（如国际OneArgo计划、国际GOOS计划等）做出一个成员国的积极贡献。

３、海洋科考船务必装备常用和比测仪器设备，建立一支专门从事海洋观测的技术支撑队伍

海洋调查的最终目的，是要获取高质量、高可靠性的海洋环境要素观测资料。如果一艘堪称世界一流、先进的海洋科考船，缺少了科考仪器设备，就是空有虚名，其性能再好、装备再先进，也改变不了海洋科学发展滞后的被动局面。为此，要求海洋科考船务必配备常规观测和比测仪器设备，以及迅速建立一支稳定、精干的海洋调查技术骨干队伍，显得尤其迫切。

特别是那些测量生物地球化学要素的传感器，其测量精度和稳定、可靠性，相比于温度和电导率传感器，还有较大差距，需要及时校准、标定，才能获得符合观测准确度要求和高质量的测量结果。

至于涉及科考船公共观测仪器设备的购置与维护、公共样品的测试与分析和观测仪器的送检与标定，以及科考船实验室技术支撑队伍的建立与维系等的经费问题，亟需得到国家科技部、国家自然科学基金委和其他涉海管理部门的高度重视和大力支持。

这不仅仅是为了全面提高我国海洋观测数据质量的需求，更是为了充分发挥过去十几年投巨资新建的许多先进海洋科考船和引进的大量新型海洋观测仪器设备的巨大作用。

借此，也想提醒广大海洋科研工作者，特别是那些刚回国不久的海归们，在使用近岸海域历史上调查的海洋环境要素资料时，尤其是利用电子传感器测量的溶解氧、pH、营养盐和温、盐度资料，建议事先验证一下观测资料的准确、可靠性后，再做研究，否则可能会浪费太多宝贵的时间和精力，且研究结论又难以经得起客观验证，而影响到你们的个人名声。

海洋环境调查在海洋科学研究，以及支撑科技创新、跨学科融合发展和应对气候变化等方面都具有重要作用；而现场海洋环境观测资料及其数据产品的质量、时空覆盖范围和开放共享程度等，又会直接影响到观测资料及数据产品的应用范围，以及人们对海洋环境系统性变化的全面了解和深刻认知等。

海洋事关国家安全和长远发展。海洋科学数据作为生产要素，既是海洋科技创新的突破口，又是海洋经济发展的重要基础，海洋环境观测资料的质量和可靠性理应受到高度重视。

我国海洋科学发展，切莫迷失在电子传感器观测时代。

文章来源：公众号《直面海洋人生》

作者：徐剑平