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一艘挪威研究船在北极冰层漂浮的冰块中意外遭遇有史以来记录到的最大海浪,这表明这些巨浪如何能够改变航运路线、破坏石油平台并威胁沿海社区的侵蚀。在3月份发表在《地球物理研究快报》上的一份报告中,美国海军研究实验室(NRL)的科学家描述了大型海浪如何更深入地渗透到冰层中,并比任何人预想的更快、更彻底地将其破坏。
更少的冰意味着更多的开放水域来产生大型海浪——形成一个可能注定冰盖毁灭的反馈循环。(这个危险的循环在《大众科学》5月刊的“毁灭之浪”一文中有说明。)
每年,斯瓦尔巴群岛大学中心的阿列克谢·马尔琴科都会带领学生穿越斯堪的纳维亚半岛以北寒冷的巴伦支海,研究季节性冰层。在冰层的边缘附近,浮冰由松散漂浮在水面上的碎片组成。在冰层内部更深处,有数公里宽的冰块被吹到一起,形成一个几乎固体的块状物。像马尔琴科的改装北极渔船 RV Lance 这样的加固船只通常可以缓慢地穿过它。当 Lance 于 2010 年 5 月离开港口时,马尔琴科预计将进行两到三天的休闲野外工作。在过去几年里,该小组甚至在大型浮冰上露营。
Lance 向东航行,并在距离霍彭小岛约 80 公里的地方,于 5 月 2 日停靠在一大片浮冰旁边。马尔琴科准备带领他的班级登上浮冰。“我们准备出发了,但是当我出去的时候,我发现周围有很多裂缝,”他回忆道。他决定将 Lance 更深入地移入冰层以确保安全。当他这样做时,这艘船遇到了随着时间推移而增大的小浪——这很令人惊讶,因为即使冰层边缘附近的一点点冰通常也会抑制海浪。然后,这些海浪迅速将船周围的冰块打成数千个更小的碎片。
在一个小时内,出现了四米高的涌浪。Lance 的导航系统最终记录到偶尔出现超过六米高的海浪,这是在北极冰层中测得的最高海浪。“而且我们可以看到更大的海浪高于船的甲板——30 英尺[9 米]或更高,”马尔琴科说。
此事件标志着科学家首次记录到北极冰层中出现任何超过三米高的海浪。马尔琴科后来将他的测量结果提供给了密西西比州 NRL 的克拉伦斯·柯林斯和他的同事,他们分析了海浪和冰层之间的相互作用。事实证明,尽管冰层抑制了来袭的海浪,但它也助长了自己的破坏。
冰层边缘附近的冰吸收了一些来自来袭海浪的能量,但也将其余能量集中到可以更深入地冲击冰层的脉冲中,当海浪在其下滚动时将其抬起。升降使冰层达到断裂点。一旦破碎,较小的冰块允许最大的海浪几乎不受阻碍地通过并攻击更远的坚固冰层。冰层在一个小时内从几乎阻挡所有海浪能量到完全没有阻挡。事实上,这一过程发生得如此之快,以至于柯林斯计算出海浪以每小时超过 16 公里的速度破坏冰层。
科学家们从未想到北极海浪会如此迅速地破坏冰层。历史上,该地区广阔的冰盖没有留下风暴产生真正大浪所需的开阔水域。但气候变化带来了较温和的冬季、较暖的海水温度和更大的风暴,这形成了一个恶性循环,预示着更少的冰层和更多的风和开阔水域来产生破坏冰层的海浪。
海浪出乎意料的速度和猛烈程度使得它们无法用当前基于通常每天更新的冰层观测的低分辨率计算机模型进行预测。这可能会给那些对大浪毫无准备或依赖海冰来保护他们的水手、石油公司和土著社区带来灾难。更不用说像北极熊和海象这样依赖大量海冰生存的野生动物了。
柯林斯预计 2010 年的创纪录海浪不会保持太久。随着未来几年破冰反馈循环的加速,越来越多的高耸海浪可能会冲击不断缩小的冰盖。对于北冰洋来说,前方是暴风雨时期。