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海浪、海风、海冰等海洋自然灾害,常给人类生活生产造成巨大损失,也是执行极地科考任务的潜在挑战。
自20世纪80年代中国开启极地科学考察以来,每一艘科考船、每一座科考站都有气象保障团队。近年来我国加大海洋灾害预警、预报技术和设备投入,一批自主研发技术和设备广泛应用于极地考察。
听风、看浪、观云,科技创新为中国第42次南极考察队保驾护航。
更精确模拟海浪变化
妈祖——在雪龙号上,气象预报员讨论未来海况时,常提到这样一个关键词。
这一在中国沿海地区备受敬仰的守护者与气象预报有何联系?
原来,妈祖是我国自主研发的全谱系海洋环境预报系统的代号,包含海洋环流、海浪、海冰等多个子模型。其中,妈祖·海浪模型采用基于六边形非结构网格的有限体积平流动力框架,可以更精确模拟海浪变化,大幅度提升预报精度和时效。
传统框架好比一张固定尺寸的网,而六边形框架能自由加密,捕捉到更精细的海洋变化。雪龙号气象预报员、国家海洋环境预报中心研究员张蕴斐说。
11月14日,雪龙号气象预报员、国家海洋环境预报中心研究员张蕴斐在中国第42次南极考察南极大学作气象保障主题专题讲座。新华社记者顾天成 摄
实践证明,妈祖·海浪数值预报模式可实现GPU并行加速计算,支持提前5到7天对海浪灾害过程进行有效提示。
这对‘雪龙’号提前掌握风浪情况,保障航行安全很有帮助。雪龙号船长朱兵说。
据悉,妈祖·海浪模型已被推广到印度尼西亚、孟加拉国等国家,有力支撑一带一路共建国家海洋防灾减灾工作。
更精准预测气旋走向
南纬40度至60度之间的南大洋,因常年西风盛行、气旋频发,被称为魔鬼西风带。这里几乎无陆地阻挡,西风持续加速,可掀起十多米的狂浪,是航渡南极必须面对的严峻考验。
过去穿越西风带,很大程度上靠经验和运气。张蕴斐为记者调出中国第21次南极考察的航行图:遭遇连续三个强气旋,船只顶着5至6米以上的巨浪穿行,过程极其艰难。
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如今,依托国内外多种预报模型和国产船载气象导航系统,气象保障团队能提前5至7天精准预测气旋的生成、移动路径和强度变化,穿越策略也变得更为灵活和智能。
本航次,‘雪龙’号和‘雪龙2’号各自需6次穿越西风带。雪龙号气象预报员韩屹介绍,目前主要有三种穿越策略,包括当西风带较为平静,选择最短路径直接穿越;若途中气旋活跃,能向南向南,遇系统转西阶梯型迂回前进;若遇最强风浪,在一些避风港岛屿临时停靠,择机穿越。
11月16日,雪龙号气象预报组在雪龙号气象预报中心,共同商讨、研判海况。新华社记者顾天成 摄
我们的原则是‘避强穿弱,顶侧避正’。张蕴斐说,在海洋环境预报科技的护航下,结合船长的丰富经验,雪龙号将尽最大努力精准穿梭曾经令人望而生畏的西风带。
更精细读懂云中密码
云就像是天空写的‘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要在固定时间,对云量、云状、云高、天气现象和能见度进行观测和记录。
在他的云图鉴中,有极地特有的珠母云,出现于15至25公里高的平流层,拥有彩虹般的丝缎光泽;夜光云则在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。
在漫长航程和越冬值守中,识别千姿百态的云,成为气象工作者的独特乐趣,也是气象观测工作的核心内容之一。
当我们在甲板上指着天空说‘那是荚状云,像UFO’,我们与这片海有了更深的连接。沈辉说。
1984年,中国首次南极考察,队员们依靠手绘天气图和接收低分辨率黑白云图预报天气。而今,依托自主创新望海探冰、逐风测天,中国极地考察队行得更稳、走得更远。
策划:陈芳
统筹:吴晶
记者:顾天成、徐鹏航
新华社国内部出品
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