看浪听风观云：自主创新为极地科考保驾护航

xinwen.mobi · 发表于 2025-11-18 12:58:31

看浪听风观云：自主创新为极地科考保驾护航
南纬40度至60度之间的“魔鬼西风带”，西风持续加速，可掀起十多米的狂浪，如今在自主创新科技的护航下，正逐渐成为我国极地科考队可以“精准穿梭”的通道。

海浪、海风、海冰等海洋自然灾害，曾给极地科考任务带来巨大挑战。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的身影。

如今，随着我国一批自主研发的技术和设备广泛应用于极地考察，极地科考正从过去的“经验穿越”转变为精准的“科技护航”。

01 精确模拟：捕捉海浪的细微变化
在“雪龙”号上，气象预报员讨论未来海况时，常提到一个特殊的关键词——“妈祖”。

这一在中国沿海地区备受敬仰的“守护者”，已成为我国自主研发的全谱系海洋环境预报系统的代号。

该系统包含海洋环流、海浪、海冰等多个子模型，为极地科考提供了强有力的技术支撑。

其中，“妈祖·海浪”模型采用了基于六边形非结构网格的有限体积平流动力框架，可以更精确地模拟海浪变化，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如此形容。

实践证明，这一数值预报模式支持提前5到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关键技术支持。

更令人自豪的是，“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。

02 精准预测：征服“魔鬼西风带”
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。”张蕴斐回忆起中国第21次南极考察的经历时说道。当时考察队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，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，气象保障团队能提前5至7天精准预测气旋的生成、移动路径和强度变化。

“雪龙”号气象预报员韩屹介绍，针对第42次南极考察，“雪龙”号和“雪龙2”号各自需6次穿越西风带，目前主要采取三种穿越策略。

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，则采取“能向南向南，遇系统转西”的阶梯型迂回前进策略；若遇最强风浪，则在“避风港”岛屿临时停靠，择机穿越。

“我们的原则是‘避强穿弱，顶侧避正’。”张蕴斐表示，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。

03 精细观测：解读天空的“日记”
“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。

在极地地区，云的观测不仅是一项科学任务，更成为一种独特的艺术。在沈辉的“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。

“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。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。

从1984年中国首次南极考察队员依靠手绘天气图和接收低分辨率黑白云图预报天气，到今天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。

04 技术跨越：从“人海战术”到智能预报
中国极地科考的技术变迁，不仅体现在预报手段上，更反映在保障模式的根本性转变。

1984年，中国首次派出考察队伍奔赴南极时，“向阳红10”号科考船的气象部门下设观测组、通讯组、卫星接收组、雷达组、填图组和预报组等，共有30多名气象保障员。

当时获得一个时次的天气图需要通讯、人工填图、人工绘图分析等多个工序，多名值班人员连续工作数小时才能完成。

“那时南极地区气象资料非常少，加之观测设备落后，常常不能及时准确地反映天气系统的快速变化。”据气象保障员李竞时介绍，“向阳红10”号在南大洋数次遭遇强风过程，曾记录到12米高的巨浪。

40年过去，中国极地气象预报从无到有、从单一航线保障到拥有较强的大气、海冰和海洋预报服务能力。

“尤其是近几年，国产自主化水平进一步提升。”李竞时以自主开发的预报软件为例介绍说，它能够下载最新数据，还能设计航线、推演风浪动态等，预报时效达到10天，发挥了观风云、探前路的作用。

05 全面突破：从装备到保障的体系化进步
中国极地科考的自主创新不仅仅体现在气象预报领域，更在科考装备、生活保障等方方面面实现了全面突破。

今年是中国极地考察40周年。从科研设备、气象保障到考察途中的衣食住行，方方面面的细节无不令“雪龙2”号上中国第40次南极考察队员们切身感受到身边的诸多变化。

见证中国极地事业从无到有、由弱到强的大变迁。

在科考装备方面，1994年“雪龙”号首航南极时，除了艉甲板的绞机，船上很难找到与科考有关的设备。甚至大洋调查最重要的设备CTD（温盐深剖面仪）都需要自行带上船。

“那时设备简陋，获取到的数据质量也没有保证。”中国海洋大学教授史久新回忆道。

如今，情况发生了翻天覆地的变化。“雪龙2”号科考系统高度集成，配有几十套先进的科考仪器设备；约600平方米的实验室区域布局集中、分工明确；国内首套月池系统，确保在海冰覆盖区也能采样作业。

“‘雪龙2’号基本把涉及海洋研究、地质学研究等设备配备齐全了。”参观船上科研设施时，史久新不停感慨“今非昔比”。

在生活保障方面，变化同样显著。过去，发豆芽、磨豆浆是厨师前往南极必备的一项技能。厨师王明会回忆，过去出海不久，船上常常会出现蔬菜短缺。

如今，“雪龙2”号有一套食物保鲜系统，包括常规冷库、蔬菜冰温保鲜以及气调保鲜系统，再加上一代代厨师不断积累的储菜经验，“现在出海1个月内，蔬菜品种多样性是有保障的”。

“雪龙2”号机工长汤建国已经20余次奔赴南北两极，他的感受非常直接：服饰装备“武装到牙齿”，淡水不再是限时限量供应，24小时能洗热水澡，通过网络能和家人时刻保持联系。

“我们南极考察越来越科学，无论是科研支撑，还是生活后勤保障，可以说一切都大变样。”汤建国感慨万千。

如今，当“雪龙”号与“雪龙2”号航行在南大洋上，气象预报员们凭借“妈祖”海洋环境预报系统，能提前5至7天精准预测海浪和气旋变化。

考察队员通过网络能与家人时刻保持联系，不再受困于信息孤岛。从手绘天气图到智能预报系统，从简陋设备到大国重器，中国极地科考事业在自主创新的道路上稳步前行。

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