當?shù)貢r間1月1日16時30分,中國第35次南極考察隊在南緯52°、東經(jīng)175°海域布放了我國首個西風帶環(huán)境監(jiān)測浮標,標志著南大洋大圓環(huán)計劃邁出了第一步。船基首席科學家、中國科學院院士陳大可作為布放總指揮,宣布考察隊贏得了新年開門紅。
6公里長的“標槍”
1月1日布放的西風帶環(huán)境監(jiān)測浮標為極端環(huán)境觀測錨系浮標,由我國自主研發(fā)建造。它的外觀看起來像個大號陀螺,呈藍黃兩色,放置在“雪龍”船舯部甲板。
自然資源部國家海洋技術中心高級工程師馮月永介紹,該浮標采用了耐腐蝕的純不銹鋼材質,配置了6500米尼龍繩、50米錨鏈和1.5噸抓力錨,使錨系形成彈性系統(tǒng),提高了在惡劣海洋環(huán)境中工作的可靠性,能夠在海上連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)不少于3個月。
浮標布放的過程就像是在海上投“標槍”。只不過這桿“標槍”從頭到尾長度超過6公里。
“標槍”的頭部是浮標體,也就是藍黃色“陀螺”,它將最先入水,漂浮在海水表面采集實時環(huán)境數(shù)據(jù)。“陀螺”渾身都是科技裝備,包括航標燈、太陽能板、氣象水文傳感器、供電系統(tǒng)等,同時在頂部鋼架上布置了密密麻麻的鳥刺,防止海鳥降落影響數(shù)據(jù)收集與傳輸。
“標槍”中部由手腕粗的繩索和錨鏈組成,像是風箏線一樣連接著浮標體,全長6550米,滿足水深3000米~5000米的布放要求?!皹藰尅蔽膊渴?.5噸重的鐵錨,它將最后入水并沉入海底,猶如“定海神針”一般將浮標牢牢固定在西風帶海域。
國際上在南大洋西風帶布放浮標獲取長期觀測數(shù)據(jù)罕有先例,那里海況惡劣,對浮標結構堅固程度、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性都將構成嚴峻挑戰(zhàn)。風急浪高的西風帶上,何處、何時可以開始布放?還要看“老天爺”的臉色。
搶抓時間巧布放
為了搶抓作業(yè)窗口,“雪龍”船于2018年12月30日駛離新西蘭利特爾頓港。考察隊僅用兩天時間完成第二航段人員上船與物資補給,比原計劃提前一天離港。
1月1日上午,考察隊臨時黨委召開布放協(xié)調會,隨船氣象保障、自然資源部國家海洋環(huán)境預報中心副研究員汪雷作了天氣與海況匯報。氣象預報顯示,“雪龍”船向南穿越西風帶途中正受兩個氣旋夾擊,適合布放的時間窗口只有14時~19時,那時海況較為平穩(wěn)。
14時,“雪龍”船抵達預定海域。船長沈權現(xiàn)場指揮水手開啟舯部甲板的紅色吊車,準備布放浮標。吊臂將幾百公斤重的浮標一點點提起,4名水手緊緊拉住止蕩繩,防止浮標隨慣性搖晃。曾參加首次南極考察的“雪龍”船前水手長、58歲的安全監(jiān)督員吳林也到現(xiàn)場“助戰(zhàn)”。這位經(jīng)驗豐富的老南極不時地用對講機與吊車手溝通,調整吊臂擺出角度。待浮標接近水面后,一名水手機警地拉動脫鉤器,浮標順利入水。
“雪龍”船緩速向前行駛,浮標向船艉漂去,浮標下方拖曳的繩索迅即如靈蛇般游動了起來。這根6公里長的紅色“風箏線”按照預先設計好的路線,從舯部甲板經(jīng)右舷貫穿到船艉飛行甲板,再從船艉A型架下方入水。在繩索釋放路線上,每隔一段距離便設一崗,大洋隊隊員和水手全程看護,防止繩索打結或阻塞。
兩個多小時后,海上氣溫漸低、風速漸起,天色也愈加昏暗。氣象預報的時間窗口呈關閉之勢。此時,6公里長的繩索飛速入海,連接繩索與1.5噸抓力錨的鐵鏈也發(fā)出了歡快的“嘩嘩”聲,從船艉下海。紅色的A型架隨即起吊鐵錨,水手和大洋隊隊員協(xié)力將其釋放到海中。
鐵錨入海,在船艉激蕩起潔白的浪花,奮戰(zhàn)在西風帶的隊員們紛紛掏出手機,記錄下這歷史性的一刻。陳大可高聲贊道:“開門紅!”他為船員與隊員協(xié)同配合、精準的氣象預報點贊。這次布放比原計劃縮短了近4個小時。
南大洋“大圓環(huán)”計劃
陳大可介紹,本次投放西風帶環(huán)境監(jiān)測浮標旨在獲取該海域水文、氣象等基本環(huán)境信息,采集海洋環(huán)境變化實時數(shù)據(jù)。此種基礎性研究需要長期積累數(shù)據(jù)才能得出規(guī)律性結論,預計未來還將環(huán)繞西風帶布放5個同樣類型的浮標,形成南大洋“大圓環(huán)”,為建立新的大洋環(huán)流模型、評估極地水團對全球環(huán)境影響提供基礎資料。
環(huán)繞南極大陸的南大洋是連通太平洋、大西洋和印度洋的遼闊海洋,也是世界上最大的低溫水體,同時因缺乏陸地阻隔形成了咆哮西風帶。南大洋通過海、氣、冰之間的熱交換影響著全球氣候變化,是全球碳循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)中的重要一環(huán)。該海域距離我國遙遠、范圍漫無邊際,開展系統(tǒng)觀測研究投入巨大,惡劣極端環(huán)境也對觀測技術提出了苛刻要求。
考察隊同時布放了投棄式波浪浮標與漂流式海氣界面浮標。這3種不同形式的浮標將獲取西風帶海域實時水文氣象數(shù)據(jù),為全面研究評估西風帶氣候現(xiàn)象和變化提供數(shù)據(jù)支撐。