我国首个西风带环境监测浮标布放纪实

当地时间1月1日16时30分,中国第35次南极考察队在南纬52°、东经175°海域布放了我国首个西风带环境监测浮标,标志着南大洋大圆环计划迈出了第一步。船基首席科学家、中国科学院院士陈大可作为布放总指挥,宣布考察队赢得了新年开门红。

国际上在南大洋西风带布放浮标获取长期观测数据罕有先例。风急浪高的西风带上,何处、何时可以开始布放?还要看“老天爷”的脸色……

6公里长的“标枪”

1月1日布放的西风带环境监测浮标为极端环境观测锚系浮标,由我国自主研发建造。它的外观看起来像个大号陀螺,呈蓝黄两色,放置在“雪龙”船舯部甲板。

自然资源部国家海洋技术中心高级工程师冯月永介绍,该浮标采用了耐腐蚀的纯不锈钢材质,配置了6500米尼龙绳、50米锚链和1.5吨抓力锚,使锚系形成弹性系统,提高了在恶劣海洋环境中工作的可靠性,能够在海上连续传输数据不少于3个月。

浮标入水

浮标布放的过程就像是在海上投“标枪”。只不过这杆“标枪”从头到尾长度超过6公里。

“标枪”的头部是浮标体,也就是蓝黄色“陀螺”,它将最先入水,漂浮在海水表面采集实时环境数据。“陀螺”浑身都是科技装备,包括航标灯、太阳能板、气象水文传感器、供电系统等,同时在顶部钢架上布置了密密麻麻的鸟刺,防止海鸟降落影响数据收集与传输。

“标枪”中部由手腕粗的绳索和锚链组成,像是风筝线一样连接着浮标体,全长6550米,满足水深3000米~5000米的布放要求。“标枪”尾部是1.5吨重的铁锚,它将最后入水并沉入海底,犹如“定海神针”一般将浮标牢牢固定在西风带海域。

国际上在南大洋西风带布放浮标获取长期观测数据罕有先例,那里海况恶劣,对浮标结构坚固程度、数据传输稳定性都将构成严峻挑战。风急浪高的西风带上,何处、何时可以开始布放?还要看“老天爷”的脸色。

抢抓时间巧布放

为了抢抓作业窗口,“雪龙”船于2018年12月30日驶离新西兰利特尔顿港。考察队仅用两天时间完成第二航段人员上船与物资补给,比原计划提前一天离港。

1月1日上午,考察队临时党委召开布放协调会,随船气象保障、自然资源部国家海洋环境预报中心副研究员汪雷作了天气与海况汇报。气象预报显示,“雪龙”船向南穿越西风带途中正受两个气旋夹击,适合布放的时间窗口只有14时~19时,那时海况较为平稳。

14时,“雪龙”船抵达预定海域。船长沈权现场指挥水手开启舯部甲板的红色吊车,准备布放浮标。吊臂将几百公斤重的浮标一点点提起,4名水手紧紧拉住止荡绳,防止浮标随惯性摇晃。曾参加首次南极考察的“雪龙”船前水手长、58岁的安全监督员吴林也到现场“助战”。这位经验丰富的老南极不时地用对讲机与吊车手沟通,调整吊臂摆出角度。待浮标接近水面后,一名水手机警地拉动脱钩器,浮标顺利入水。

“雪龙”船缓速向前行驶,浮标向船艉漂去,浮标下方拖曳的绳索迅即如灵蛇般游动了起来。这根6公里长的红色“风筝线”按照预先设计好的路线,从舯部甲板经右舷贯穿到船艉飞行甲板,再从船艉A型架下方入水。在绳索释放路线上,每隔一段距离便设一岗,大洋队队员和水手全程看护,防止绳索打结或阻塞。

两个多小时后,海上气温渐低、风速渐起,天色也愈加昏暗。气象预报的时间窗口呈关闭之势。此时,6公里长的绳索飞速入海,连接绳索与1.5吨抓力锚的铁链也发出了欢快的“哗哗”声,从船艉下海。红色的A型架随即起吊铁锚,水手和大洋队队员协力将其释放到海中。

铁锚入海,在船艉激荡起洁白的浪花,奋战在西风带的队员们纷纷掏出手机,记录下这历史性的一刻。陈大可高声赞道:“开门红!”他为船员与队员协同配合、精准的气象预报点赞。这次布放比原计划缩短了近4个小时。

南大洋“大圆环”计划

陈大可介绍,本次投放西风带环境监测浮标旨在获取该海域水文、气象等基本环境信息,采集海洋环境变化实时数据。此种基础性研究需要长期积累数据才能得出规律性结论,预计未来还将环绕西风带布放5个同样类型的浮标,形成南大洋“大圆环”,为建立新的大洋环流模型、评估极地水团对全球环境影响提供基础资料。

环绕南极大陆的南大洋是连通太平洋、大西洋和印度洋的辽阔海洋,也是世界上最大的低温水体,同时因缺乏陆地阻隔形成了咆哮西风带。南大洋通过海、气、冰之间的热交换影响着全球气候变化,是全球碳循环和生态系统中的重要一环。该海域距离我国遥远、范围漫无边际,开展系统观测研究投入巨大,恶劣极端环境也对观测技术提出了苛刻要求。

考察队同时布放了投弃式波浪浮标与漂流式海气界面浮标。这3种不同形式的浮标将获取西风带海域实时水文气象数据,为全面研究评估西风带气候现象和变化提供数据支撑。

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