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探究海洋湍流的奥秘

“向阳红01”船中国大洋46航次作业纪实

 

来源:中国海洋报  发布时间:2018-03-07  [打印本页] [关闭窗口]

■ 中国海洋报记者 高 悦

 

    大海无垠,海流难测。2月26日~27日,南太平洋作业区风浪渐趋平稳。在“向阳红01”船执行中国大洋46航次期间,出现了完全满足科学实验的时间窗口。“向阳红01”船立即开展水文综合立体观测作业,这标志着该航段科考活动全面展开。

 

    “这些数据可都是宝贝”

 

    2月27日下午3时,涌浪使船左右摇摆。随着缆线上收,红白相间的湍流仪浮出水面。“向阳红01”船右舷的绞车架缓缓转动,悬在甲板下方的湍流仪摇摆不定。一名科考队员徐徐向上拉绳子,湍流仪被牢牢抓住,稳稳地回收至甲板上。

 

    这一幕,两天来不断地在“向阳红01船”甲板上演。湍流仪反复沉入500米深的上层海水里,科学家可以通过船上的监视系统,观测到该区域海水的水温、盐度、深度、流速、流向等数据。

 

    随后,科考队员们又“转战”后甲板,回收“波浪骑士”浮标。该浮标是科考队抵达该作业站点后布放的,已经连续工作了25个小时,可自动检测海面的浪高、波向与周期等数据。此时,“波浪骑士”正漂浮在船艉不远处,随波浪上下起伏。

 

    红色的大吊车在船员的操纵下“轻舒猿臂”,缓缓向甲板移动,悬在甲板上方的“波浪骑士”不停地摇摆。4名科考队员紧紧控制住系在浮标上的止荡绳。

 

    “拉紧绳子!”作业组长一声令下,左右各两名科考队员拉紧了止荡绳,“波浪骑士”不再摇摆,稳稳落到甲板上。

 

    “在外人看来,这些设备测得的数据只是一串串数字,对于海洋湍流研究来说可都是宝贝。”航段领队、国家海洋局第一海洋研究所党委书记乔方利说,这些数据结合船上的海气通量仪、天气站、立体摄影仪、X波段雷达、GPS等设备测得的数据,将为我国科学家揭开海洋湍流这一世界前沿科学问题的神秘面纱打下坚实基础。

 

                        科考队员布放湍流仪                 高 悦  摄

 

    抢抓难得的实验窗口

 

    海洋占地球表面的70%以上,人类排放二氧化碳等温室气体造成的增暖,90%以上的热量进入了海洋,海水温度的“风吹草动”都会引起大气系统的巨大变化。

 

    “科学研究发现,控制海气交换的不仅是海面,更是深度约百米的上层海洋。可以说,不能科学理解上层海洋,就无法准确预测气候变化。”乔方利介绍,长期以来,研究分析海洋与气候变化,主要依靠观测和数值模拟两种方式。但是,由于缺乏对海洋湍流的深入研究,国际上主流的数值模式计算的上层海洋,与实际观测存在巨大偏差。

 

    海洋湍流是海洋中热量的“搬运工”,如果把海洋与气候变化的研究内容比喻成一个大拼图,那么海洋湍流就是其中不可或缺的关键一片。加强海洋湍流的观测,有助于科学家研究海洋与全球气候变化。

 

    经过近20年的发展,我国科学家在海洋湍流研究领域取得重大突破,建立了浪致混合原创理论,并广泛应用于美国、德国等多个国家科学研究,大大改善了海洋环境模拟与预测效果,奠定了我国自主研制海洋和气候模式的核心基础,确立了我国海洋数值模式研究的国际领先地位。

 

    起航以来,“向阳红01”船一直寻找机会开展水文综合立体观测,实地测量海洋湍流的相关数据。但是,海洋湍流研究实验对环境要求非常苛刻,最理想的实验条件就是无风但有中等强度的涌浪。海上风云变幻,很难出现这样的作业条件,“向阳红01”船一直苦寻不得。

 

    2月26日,海面无风,波澜不惊,涌浪2米~3米,出现了海上实验的完美条件。科考队立即决定抢抓难得的“实验窗口”,开展水文综合立体观测作业,获取第一手的海洋湍流数据。

 

    多人密切配合

 

    “湍流仪入水,10米、20米、30米……”对讲机中,不时传来值班队员的报数声。正在船舱内值班的队员严密监控湍流仪运行情况,定时记录相关数据。

 

    湍流仪一入水,作业组就忙起来。完成作业不是简单轻松的事,每小时收放3次,全程几乎都在不间断观测,这需要船员和调查队员密切分工配合,无论白天黑夜,都要按照精准的流程走。

 

    首席科学家下发作业通知单,船员驾驶船舶保障船只定点精确作业,甲板作业队员开动缆车让传递信号的数据信号缆与湍流仪收放自如,值班队员在实验室内观察电脑监控屏幕……多人精确配合,让一组组湍流数据从海里传递到“向阳红01”船。

 

    经过27个小时的作业,“向阳红01”船圆满完成首个作业站位的科考任务,劈波斩浪驶向下一个作业地点。

 

 

 

 

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