科学与健康丨看浪听风观云：自主创新为极地科考保驾护航

  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。

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  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。

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  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。

  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