自主创新赋能极地科考：从妈祖到云图，科技破浪前行
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。
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