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原標(biāo)題：科學(xué)與健康丨看浪聽風(fēng)觀云：自主創(chuàng)新為極地科考保駕護(hù)航

海浪、海風(fēng)、海冰等海洋自然災(zāi)害，常給人類生活生產(chǎn)造成巨大損失，也是執(zhí)行極地科考任務(wù)的潛在挑戰(zhàn)。

自20世紀(jì)80年代中國開啟極地科學(xué)考察以來，每一艘科考船、每一座科考站都有氣象保障團(tuán)隊(duì)。近年來我國加大海洋災(zāi)害預(yù)警、預(yù)報(bào)技術(shù)和設(shè)備投入，一批自主研發(fā)技術(shù)和設(shè)備廣泛應(yīng)用于極地考察。

聽風(fēng)、看浪、觀云，科技創(chuàng)新為中國第42次南極考察隊(duì)保駕護(hù)航。

更精確模擬海浪變化

“媽祖”——在“雪龍”號上，氣象預(yù)報(bào)員討論未來海況時，常提到這樣一個關(guān)鍵詞。

這一在中國沿海地區(qū)備受敬仰的“守護(hù)者”與氣象預(yù)報(bào)有何聯(lián)系？

原來，“媽祖”是我國自主研發(fā)的全譜系海洋環(huán)境預(yù)報(bào)系統(tǒng)的代號，包含海洋環(huán)流、海浪、海冰等多個子模型。其中，“媽祖·海浪”模型采用基于六邊形非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的有限體積平流動力框架，可以更精確模擬海浪變化，大幅度提升預(yù)報(bào)精度和時效。

“傳統(tǒng)框架好比一張固定尺寸的網(wǎng)，而六邊形框架能自由加密，捕捉到更精細(xì)的海洋變化。”“雪龍”號氣象預(yù)報(bào)員、國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心研究員張?zhí)N斐說。

11月14日，“雪龍”號氣象預(yù)報(bào)員、國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心研究員張?zhí)N斐在中國第42次南極考察“南極大學(xué)”作氣象保障主題專題講座。新華社記者顧天成 攝

實(shí)踐證明，“媽祖·海浪”數(shù)值預(yù)報(bào)模式可實(shí)現(xiàn)GPU并行加速計(jì)算，支持提前5到7天對海浪災(zāi)害過程進(jìn)行有效提示。

“這對‘雪龍’號提前掌握風(fēng)浪情況，保障航行安全很有幫助。”“雪龍”號船長朱兵說。

據(jù)悉，“媽祖·海浪”模型已被推廣到印度尼西亞、孟加拉國等國家，有力支撐“一帶一路”共建國家海洋防災(zāi)減災(zāi)工作。

更精準(zhǔn)預(yù)測氣旋走向

南緯40度至60度之間的南大洋，因常年西風(fēng)盛行、氣旋頻發(fā)，被稱為“魔鬼西風(fēng)帶”。這里幾乎無陸地阻擋，西風(fēng)持續(xù)加速，可掀起十多米的狂浪，是航渡南極必須面對的嚴(yán)峻考驗(yàn)。

“過去穿越西風(fēng)帶，很大程度上靠經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)氣。”張?zhí)N斐為記者調(diào)出中國第21次南極考察的航行圖：遭遇連續(xù)三個強(qiáng)氣旋，船只頂著5至6米以上的巨浪穿行，過程極其艱難。

如今，依托國內(nèi)外多種預(yù)報(bào)模型和國產(chǎn)船載氣象導(dǎo)航系統(tǒng)，氣象保障團(tuán)隊(duì)能提前5至7天精準(zhǔn)預(yù)測氣旋的生成、移動路徑和強(qiáng)度變化，穿越策略也變得更為靈活和智能。

“本航次，‘雪龍’號和‘雪龍2’號各自需6次穿越西風(fēng)帶。”“雪龍”號氣象預(yù)報(bào)員韓屹介紹，目前主要有三種穿越策略，包括當(dāng)西風(fēng)帶較為“平靜”，選擇最短路徑直接穿越；若途中氣旋活躍，“能向南向南，遇系統(tǒng)轉(zhuǎn)西”階梯型迂回前進(jìn)；若遇最強(qiáng)風(fēng)浪，在一些“避風(fēng)港”島嶼臨時停靠，擇機(jī)穿越。

11月16日，“雪龍”號氣象預(yù)報(bào)組在“雪龍”號氣象預(yù)報(bào)中心，共同商討、研判海況。新華社記者顧天成 攝

“我們的原則是‘避強(qiáng)穿弱，頂側(cè)避正’。”張?zhí)N斐說，在海洋環(huán)境預(yù)報(bào)科技的“護(hù)航”下，結(jié)合船長的豐富經(jīng)驗(yàn)，“雪龍”號將盡最大努力“精準(zhǔn)穿梭”曾經(jīng)令人望而生畏的西風(fēng)帶。

更精細(xì)讀懂云中密碼

“云就像是天空寫的‘日記’，記錄著大氣的狀態(tài)和動向。”中山站氣象預(yù)報(bào)員沈輝每天都要在固定時間，對云量、云狀、云高、天氣現(xiàn)象和能見度進(jìn)行觀測和記錄。

在他的“云圖鑒”中，有極地特有的珠母云，出現(xiàn)于15至25公里高的平流層，擁有彩虹般的絲緞光澤；夜光云則在76至85公里高的中間層發(fā)出幽藍(lán)色的微光，是大氣中超低溫與水汽等共同形成的美麗異彩。

在漫長航程和越冬值守中，識別千姿百態(tài)的云，成為氣象工作者的獨(dú)特樂趣，也是氣象觀測工作的核心內(nèi)容之一。

“當(dāng)我們在甲板上指著天空說‘那是莢狀云，像UFO’，我們與這片海有了更深的連接。”沈輝說。

1984年，中國首次南極考察，隊(duì)員們依靠手繪天氣圖和接收低分辨率黑白云圖預(yù)報(bào)天氣。而今，依托自主創(chuàng)新望海探冰、逐風(fēng)測天，中國極地考察隊(duì)行得更穩(wěn)、走得更遠(yuǎn)。

策劃：陳芳

統(tǒng)籌：吳晶

記者：顧天成、徐鵬航

新華社國內(nèi)部出品