世界海洋数据库2023：为全球海洋与沿海社区提供并由其共建的基础性数据资源

为什么巨大的海洋记忆很重要

海洋默默吸收了人类向地球排放的大部分热量和大量碳污染。它们塑造风暴、鱼类资源、航运路线和沿海经济。然而，直到最近，我们对海洋的许多认识仍分散在布满灰尘的航海日志、老化的磁带和数十个不兼容的数字系统中。本文介绍了世界海洋数据库2023（WOD23），这是一项庞大的全球性努力，旨在将数百年的海洋观测汇集到一个经过严格检查、易于使用的资源中，供科学家、政府和沿海社区在理解快速变化的海洋时依赖。

将世界的海洋测量汇聚到一起

WOD23是迄今为止最完整的直接海中观测数字集合，时间可追溯到1772年，并延伸至2022年。它收集了约1860万条水柱垂直剖面，包含大约36亿条温度、盐度、氧含量、营养盐、碳化学及其他关键属性的单次观测值。数据库还保存了超过2200万条海上风、浪和天气观测，以及数十万份浮游生物样本。这些数据来自97个国家、超过1500个机构和研究项目，以及各种观测工具，从18世纪木船上的温度计到现代的机器人浮标和滑翔器。

从船舶日志到智能浮标

该集合描绘了海洋观测自身的演变。早期记录包括像詹姆斯·库克船长的航次和19世纪挑战者号远征等航行期间的测量，水手手工放下采样瓶和温度计来取样深海。20世纪，机械装置和更精密的仪器——如水温剖面记录仪、南森瓶和尼斯金瓶以及后来的电子传感器——大大扩展了观测覆盖面。大约自2000年起，成群的电池供电剖面浮标、滑翔器、海冰下的系绳仪器，甚至带标记的海洋动物，开始在偏远海域和全年记录海洋的生命体征。WOD23将这些不同时代的测量汇聚在一起，提供了一个跨越250年的四维（纬度、经度、深度、时间）海洋视图。

把数据拼凑变成连贯图景

仅仅收集这些观测并不足够：它们以不同格式、单位和质量等级到达，且经常在描述性信息上存在缺失或错误。WOD23团队将所有数据转换为通用单位，补充关于每次测量如何、何地和何时进行的标准化元数据，然后进行广泛的质量检查。自动化测试会查找不可能的数值、随深度突然跃变、位置冲突以及多个中心共享的重复记录。随后，领域专家会审查地图和数据的垂直切片，以捕捉可疑模式和区域性奇异现象。重要的是，被标记的问题测量并未被删除，而是被贴上标签，允许未来的用户或新的方法（例如机器学习工具）重新审视并可能恢复这些数据。

让海洋数据真正可用

为了服务全球社区，WOD23遵循FAIR原则：数据应当是可查找、可访问、可互操作且可重用的。该数据库通过多个门户公开在线提供，用户可以按区域、时间段、变量、观测平台、研究项目，甚至特定的质量控制选项进行检索。用户可下载与广泛使用的分析软件和可视化工具兼容的标准格式数据。由于WOD23直接由美国国家环境信息中心的长期档案构建并随时间版本化，基于该数据库的研究可以在多年后被再现，并在新数据加入时进行公平比较。

为何这个海洋档案改变了游戏规则

简单来说，WOD23是一个可被全球反复调用的共享海洋记忆。通过将分散的测量汇集成一个有策划、文档完备的整体，它为气候科学家提供了追踪海洋增温、海平面上升、缺氧和酸化所需的证据；支持天气和飓风预报、渔业管理以及对沿海和海洋生态系统长期风险的评估。数据库表明，没有任何单一国家能够独自构建这份记录，其持续增长依赖于全球在观测共享与标准化上的合作。对于任何依赖海洋的人——从沿海居民到船舶经营者与政策制定者——WOD23都是理解已发生变化、正在发生变化以及可能到来的事态的基础性资源。

引用: Garcia, H., Boyer, T., Levitus, S. et al. World Ocean Database 2023: A Foundational Data Resource for and by the Global Ocean and Coastal Communities. Sci Data 13, 613 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06957-2

关键词: 海洋观测系统, 气候变化, 海洋数据, 海洋生态系统, 地球系统科学