船舶冻结在北极冰中以研究气候变化

被困在北冰洋中央一年的研究人员准备解开该地区气候变化的秘密

来自德国的北极星号)和来自俄罗斯的费多罗夫院士号)两艘研究破冰船在北极星号故意将自己困在一块险恶的浮冰中之前,正在转移人员和物资。

在北纬85度,专家尼古拉·沃库耶夫挂在直升机敞开的门外,腰间系着安全带,向几米下方的北冰洋雪覆盖的浮冰上投掷了一枚燃烧的信号弹。信号弹击中并开始冒烟,使原始的、嘎吱作响的白色表面变暗。

我们位于极北地区,距离最近的陆地数百公里,距离我们的基地——俄罗斯破冰船费多罗夫院士号大约50公里。我们正要尝试一次大胆的着陆,将俄罗斯米-8直升机降落在一块可能太薄而无法支撑直升机重量的浮冰上。如果我们要直接测试浮冰的厚度,这种操作是危险但不可避免的。

飞行员将直升机转向迎风方向(通过信号弹的烟雾显示),并悬停在冰面上方几厘米处——非常轻柔地着陆,以至于我几乎没有感觉到。他们让螺旋桨继续旋转,以提供足够的升力来减轻我们的重量并保持平衡,以防我们需要立即起飞。


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浮冰稳固地支撑住了,因此俄罗斯海冰专家托马什·彼得罗夫斯基跳出了敞开的门。他在冰面上轻盈地移动,迅速地在直升机旁边钻了几个孔,以 выяснить 冰有多厚。每次,他的钻头都缓慢地移动,但仅仅半米后就猛地向下移动。他已经碰到了下面的水——而且太快了。彼得罗夫斯基正在寻找一米半厚的冰——足以稳定一艘巨轮——但迄今为止,每块浮冰都很薄。他回到了直升机,当我们起飞返回破冰船时,雾开始笼罩。

寻找好冰

虽然很容易将北极冰盖想象成广阔而坚不可摧的,但它实际上是一个由薄而小的浮冰松散编织而成的拼贴画,这些浮冰不断地相互碰撞。从空中看,它几乎就像我们世界顶端一个破裂的蛋壳。而且这些浮冰正在缩小。

9月20日和21日,两艘破冰船——来自俄罗斯的费多罗夫院士号和来自德国的北极星号——从挪威特罗姆瑟起航,执行一项将它们带往北极中心的任务。首要任务是找到一块足够坚固和厚实的浮冰,最终将其冻结在北极星号周围,将该船困在冰中整整一年。

这个独特的平台将使这项任务(称为北极气候研究多学科漂流观测站,或MOSAiC)能够以前所未有的细节研究北极——提供以前几乎不存在的信息。专家们从未能够在一个完整的年度内在北极中心研究气候系统的如此多细节,从下面的海洋到上面的云层。这些发现将帮助科学家更好地了解高纬度地区的变迁如何影响地球的其余部分。

找到合适的浮冰绝非易事。今年夏天,极少量的冰在异常的北极热浪中幸存下来,这延续了冰盖持续下降的趋势。我在费多罗夫院士号上度过了任务的最初两周,首先航行穿越巴伦支海的开阔水域,然后穿越卡拉海——近几十年来,该地区平均升温了五到六摄氏度,远高于全球平均水平。“我们正处于气候变化的热点地区,”伦敦大学学院的海冰专家米歇尔·察马多斯说,他也在俄罗斯船上。

因此,在过去的几十年里,冰缘向北退缩了数百公里,迫使我们继续前行。尽管如此,当我们最终在9月25日到达冰缘时,冰势却令人敬畏。每次我们撞碎一块特别大的冰块时,船都会剧烈震动,将抽屉、个人物品甚至螺栓固定的家具都震得移动起来。但这与噪音相比根本不算什么。当冰块在我们厚重的钢制船体上剪切时,听起来就像一把铲子刮过坚硬的路面,但声音要响亮数百倍。最糟糕的时候,声音让我的心跳加速。最好的时候,它让我在半夜保持清醒。

在接下来的几天里,我们在浮冰之间蜿蜒穿行,以便尽可能地通过开阔水域。虽然费多罗夫院士号可以突破1.5米厚的冰层,但船长只有在必要时才会这样做。因此,我们缓慢而有条不紊地航行——让我有时间欣赏冰雪海景。在最薄的地方,冰看起来像一个黑沙滩,远处有闪闪发光的白色波浪。但当我们靠近时,“波浪”变成了一个冰雕花园,偶尔有北极熊穿过,或点缀着罕见的融水池——一个令人眼花缭乱的碧蓝色水池。这是一个冰冻的仙境,让我着迷。

接下来的几天过得很快,我们继续向东航行——穿越在这个纬度非常狭窄的时区,并且几乎每天都减少一个小时的睡眠时间。但在9月28日,船舶在北纬85度左右、东经125度左右的点停了下来。从这里开始,在整整一年的时间里,盛行风和海浪通常会将整个浮冰群向北极方向移动,然后向南移动,朝着格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛之间的开阔水域移动。正是在这里,MOSAiC将开始其任务,只要项目协调员找到合适的浮冰。

在过去的几个月里,彼得罗夫斯基和其他人一直在卫星图像中搜寻潜在的浮冰。但是,评估浮冰真实特征的唯一方法是亲眼所见。因此,在10月1日上午,我们驾驶直升机飞往费多罗夫院士号以北的一个区域,在那里我们可以钻入五块不同的浮冰来测量它们的厚度。但每块浮冰的平均厚度都不到半米——太薄弱,无法保持船舶的稳定。

我们返回了破冰船,船上的气氛——已经因之前的搜索而沮丧——变得更加糟糕。“这也是气候变化的后果之一,”芬兰气象研究所的海冰科学家贾里·哈帕拉说,他也是MOSAiC的成员。“冰不健康。”

从冰封到冰盖

我们几乎不知道北极星号走运了。当我们在费多罗夫院士号上扫描一个局部区域时,附近德国船上的科学家一直在检查我们东南方的一块奇怪的浮冰。在雷达图像上,它看起来和其他潜在地点一样暗(这表明它太薄,可能被淹没了),但它也包含一个不寻常的明亮区域。科学家们登陆了——一天徒步穿越浮冰,第二天乘坐雪地摩托——发现该地区的冰层有四到五米厚。

由于通信主要限于简短的电子邮件,我们在费多罗夫院士号上的人直到10月2日才知道北极星号的发现,当时两艘破冰船并排相遇,船员们可以讨论他们的选择。他们一起评估了16块浮冰,但只有北极星号的发现,及其厚厚的白色上层区域——现在被称为“堡垒”——才能稳定德国破冰船。这个消息给在场的所有人带来了如释重负的感觉。“这就像一个隐藏的宝藏,”我们在费多罗夫院士号上的巡航负责人托马斯·克鲁彭在一次会议上说。“我们非常幸运能够发现这样的东西。”

随着浮冰的选择,任务终于可以正式开始了。两艘船相互捆绑了两天,通过大型起重机交换气瓶、雪地车(履带式卡车大小的车辆),甚至乘客。我通过“木乃伊椅”——一个大型鸟笼,将我高高地吊到空中,越过船只之间的开阔水域,小心地将我放在相邻的直升机甲板上——转移到了北极星号,我将在那里度过接下来的两周。当我安顿好我的新舱室时,两艘船分道扬镳——北极星号驶向选定的浮冰,费多罗夫院士号驶向地平线上的另一块浮冰。后者将在那里和其他几个遥远的点停靠,以便研究人员可以建立一个漂流仪器站网络,这些站点围绕北极星号作为中央观测站。

我们在10月4日傍晚到达了堡垒,撞击了1.5米厚的冰层,这导致船在冰层在我们船体下崩塌并被推到两侧时嘎嘎作响。在进行了300米的这种操作后,船长减速停车并关闭了发动机。当船稍微向后倾斜并就位时,它们的嗡嗡声逐渐消失。我们终于被封锁在冰中了。

这是我们航行以来第一次,船静止不动——几乎就像我们回到了港口,只是我们的周围环境是真正的异域。我们周围远处看到的“天际线”是白色的,相对平缓,有绵延的山丘,但船旁边的冰却崎岖不平和隆起——那是我们犁过时被翻起来的。在右舷一侧,有一块令人惊叹的冰块,在白色层之间嵌入着一条碧蓝色的条纹。船也迅速变成了一座冰冻的城堡,栏杆和绳索上悬挂着霜花。但没有哪个景象像太阳的扁圆盘那样陌生,它紧贴地平线,不是向上或向下移动,而是横向移动。后来它消失了,极夜很快就会笼罩在浮冰之上。

随着这种转变,科学家们开始争分夺秒地建立中央观测站,以便他们仍然可以在暮色中工作。他们开始用雪地摩托修建道路,将设备运送到多个站点,不同的团队将在这些站点运作,并从船上向这些站点铺设电力线。工作量巨大,在大多数日子里,我们感觉就像在北极建造一座城市。很快就会有一辆在海洋中游泳的遥控潜水器,用于监测海冰的仪器,以及一座测量大气各个方面的塔。在接下来的一年里,数百名科学家将来来往往地进行研究。这项工作是北极有史以来规模最大、最雄心勃勃的气候变化研究考察,它提供的数据将在未来几年被输入到气候模型中。

但所有这一切都取决于冰的稳定性。10月5日,船员在浮冰上钻孔,将锚穿过孔洞,并收紧绳索——当北极星号尽可能稳定时,它最后一次震颤。船后方的小片开阔水域结冰,进一步将我们锁定到位。但北极是不可预测的。三天后,一场风速约为每小时35公里的风暴开始袭击浮冰——在冰层中打开了一条裂缝,这条裂缝朝着我们的船首、沿着北极星号的左舷和船尾延伸。在一个小时内,裂缝扩大了五米,破冰船向左舷倾斜了几米,拉紧了右舷的绳索。风暴在浮冰中留下了一个船形的洞,洞里充满了开阔的水域和掉落的冰块——包括那块曾经紧紧压在我们身上的美丽的碧蓝色冰块。

从那时起,风已经停止,温度进一步下降,导致冰的裂缝再次冻结甚至闭合,向上挤压出一道小山脉。但科学家无法说我们还能保持稳定多久。我们现在正处于北极的掌握之中。

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