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自主创新赋能极地科考:从妈祖到云图,科技破浪前行

时间:2025-11-18 11:33
在广袤无垠的极地海域,海洋自然灾害如同隐藏的暗礁,时刻威胁着人类探索的脚步。海浪的汹涌、海风的呼啸、海冰的肆虐,不仅给海上生产生活带来巨大损失,更是极地科考任务中必须直面的潜在挑战。自20世纪80年

在广袤无垠的极地海域,海洋自然灾害如同潜伏的暗礁,时刻威胁着人类探索的步伐。汹涌的海浪、呼啸的狂风、肆虐的冰情,不仅给海上生产生活造成巨大损失,更是极地科考任务中必须直面的潜在挑战。自20世纪80年代中国开启极地科学考察征程以来,每一艘破浪前行的科考船、每一座屹立冰原的科考站背后,都有一支默默守护的气象保障团队。近年来,我国在海洋灾害预警、预报技术和设备领域持续加大投入,一批自主研发的先进技术和设备在极地考察中大放异彩,为科考队员们保驾护航。

“妈祖”——这个在中国沿海地区被视为守护者的名字,如今在气象预报领域也承载着独特的意义。它是我国自主研发的全谱系海洋环境预报系统的代号,宛如一个精密的海洋“智慧大脑”,涵盖了海洋环流、海浪、海冰等多个子模型。其中,“妈祖·海浪”模型凭借其独特的技术优势脱颖而出。该模型采用基于六边形非结构网格的有限体积平流动框架,与传统框架相比,传统框架如同一张尺寸固定的网,只能捕捉有限的信息,而六边形框架则能自由加密,恰似一张细密的网,能够捕捉到海洋中更为精细的变化,从而更准确地模拟海浪的动态变化,大幅提升预报的精度和时效。据“雪龙”号气象预报员、国家海洋环境预报中心研究员张蕴斐介绍,“妈祖·海浪”数值预报模式还具备GPU并行加速计算能力,能够提前5至7天对海浪灾害过程进行有效提示,为“雪龙”号提前掌握风浪情况、保障航行安全提供了有力支持。“雪龙”号船长朱兵也表示,这一技术让航行更加安心。不仅如此,“妈祖·海浪”模型还走出国门,被推广到印度尼西亚、孟加拉国等国家,为“一带一路”共建国家的海洋防灾减灾工作提供了坚实的技术支撑。

南纬40度至60度之间的南大洋,因常年西风盛行、气旋频发,被航海者们称为“魔鬼西风带”。这里几乎没有陆地的阻挡,西风如同脱缰的野马持续加速,掀起十多米的狂浪,是航渡南极必须跨越的一道险峻关卡。回顾过去,中国第21次南极考察时,船只穿越西风带的经历堪称惊心动魄。当时,船只遭遇连续三个强气旋,顶着5至6米以上的巨浪艰难穿行,每一步都充满了未知和危险。然而,如今的情况已大不相同。依托国内外多种预报模型和国产船载气象导航系统,气象保障团队能够提前5至7天精准预测气旋的生成、移动路径和强度变化,为穿越西风带制定了更为灵活和智能的策略。“雪龙”号气象预报员韩崴介绍,目前主要有三种穿越策略:当西风带较为“平静”时,选择最短路径直接穿越,如同勇士直面挑战;若途中气旋活跃,则采用“能向南向南,遇系统转西”的阶梯型迂回前进方式,巧妙避开强气旋;若遇最强风浪,船只会在一些“避风港”岛礁临时停靠,等待合适的时机再穿越。“我们的原则是‘避强穿弱,顶侧避正’。”张蕴斐说道。在海洋环境预报科技的“护航”下,结合船长的丰富经验,“雪龙”号如同一位经验丰富的航海家,在曾经令人望而生畏的西风带中“精准穿梭”。本航次,“雪龙”号和“雪龙2”号各自需要6次穿越西风带,相信它们能够顺利完成任务。

在极地的气象观测工作中,云,是大自然书写的神秘“日记”,记录着大气的状态和动向。中山站气象预报员沈辉每天都会在固定时间,手持专业的观测设备,对云量、云状、云高、天气现象和能见度进行细致的观测和记录。在他的“云图鉴”中,收藏着许多极地特有的云。珠母云,如同一位优雅的舞者,出现在15至25公里高的平流层,拥有彩虹般的丝缎光泽,在阳光的照耀下闪烁着迷人的光芒;夜光云则像一位神秘的幽灵,在76至85公里高的中间层发出幽蓝色的微光,是大气中超低温与水汽等共同形成的美丽异彩,让人不禁感叹大自然的神奇。在漫长的航程和越冬值守中,辨识千姿百态的云,成为了气象工作者们独特的乐趣,也是气象观测工作的核心内容之一。沈辉说:“当我们在甲板上指着天空说‘那是荚状云,像UFO’时,我们与这片海有了更深的连接。”1984年,中国首次南极考察时,队员们只能依靠手绘天气图和接收低分辨率黑白云图来预报天气,条件十分艰苦。而如今,依托自主研发和创新的技术,中国极地考察队能够望海探冰、逐风测天,在极地的探索之路上行得更稳、走得更远。

来源:https://www.itbear.com.cn/html/2025-11/1021219.html
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