当潜标遇上冰山

作者：史久新，中国海洋大学海洋环境学院教授

潜标是一种常用的海洋观测装置：用缆绳将各种观测仪器连接起来，上端配上浮球，下端连接释放器和重物，投放到海里，就构成了一套潜标。潜标下端由重物固定在海底，缆绳在浮球的浮力作用下保持竖直状态，上面的仪器在海洋的不同深度进行观测或取样。潜标放置一年后，科学家可以从海面发送信号，将释放器打开，仪器在浮球的牵引下升到海面。科研人员回收仪器后可以读取数据或采集样品，得到一年的完整记录。可是，如此便捷的观测方式在南极却遇到了挑战，主要原因在于漂移的冰山可能会撞到潜标，将潜标拖走或拽断。中国南极考察队从年开始在中山站所在的普里兹湾进行潜标观测。为了防备冰山带来的损坏，我们将潜标最上端的浮球设计在米深度。第一年布放的一套潜标得以成功回收，但第二年布放的四套潜标中却有两套再也没有找到，很可能是被冰山撞坏或拖走了。

潜标的浮球摄影：张建松

当然，我们可以将潜标藏得更深一些，但是这样一来就无法对上层海洋进行监测了。为了解决这个问题，我们设计了一种破断器，拉力超过公斤时就会被拉断。潜标最上面的浮球在米深度，破断器在米深度，两者之间的缆绳上放置了观测仪器。当这部分被冰山拉住时，破断器将断开缆绳，使下面的潜标部分得以保全。年2月，我们将这套潜标布放到了普里兹湾的东部。一年之后，我们只回收到这套潜标的下半部分。读取数据后，我们发现温盐深仪（CTD）的压强数据在年4月10日和15日分别有一段时间的高频不规则抖动，沉积物捕获器倾角记录显示这两天的倾角分别为7.1°和7.9°，而在其他时间的倾角不超过1°。由此我们推测潜标在这两天受到了冰山的拖挂。4月10日，潜标在不到一天的时间内脱离了冰山；而在4月15日，经过接近1天的较强牵引，破断器被拉断，潜标的上半部分被冰山拖走，而下半部分得以保留。如果真是这样的话，说明破断装置发挥了预先设计的功能，起到了保护潜标主体的作用。

布放潜标工作场景摄影：张建松

从南极回国后，我们从美国杨百翰大学的网站上下载了冰山轨迹数据。发现在年4月，确实有一座大冰山从我们的潜标位置经过。这座编号为C28B的冰山曾经于年10月向南转入普里兹湾，在湾口的一处名为“四女士”的浅滩上几经搁浅。我们在年2月布放潜标时，它已经越过浅滩，然后，曲曲折折地漂向我们的潜标。

C28B这个冰山编号，对于我们而言，有种似曾相识的感觉。果然，逆着冰山的漂移轨迹，我们一路向东找，最终找到了它的老家——远在0多公里之外的默茨冰川舌。原来，C28B冰山就是默茨冰川舌于年2月被撞断后形成的两块大冰山中的一块。

这个发现让我们不禁感慨，默茨冰川舌与中国第30次南极科学考察真是有缘分！让我们按照时间顺序把这个故事梳理一下：年岁末，执行中国第30次南极科学考察任务的“雪龙”号正航行在中山站至长城站航线的澳大利亚以南航段，途中为了营救俄罗斯客轮，改道驶向南极的迪维尔海，不料自己却被海冰所困。“雪龙”号被困的海域在年之前的夏季是没有海冰的，正是阻挡冰流的默茨冰川舌断裂才造成了这里海冰增多。“雪龙”号解困后，于年2月返回中山站所在的普里兹湾布放潜标。从默茨冰川舌断裂下来的C28B冰山基本上沿着陆坡向西漂移，在向普里兹湾的路途中走了一半的时候搁浅了，年初才重新启动，10月到达普里兹湾口，之后鬼使神差地转向南，走走停停地用半年时间跨过浅滩，进入湾内。我们布放潜标的时候，C28B冰山已经漂到潜标位置的东偏北方向约公里的地方。布放潜标之后，C28B冰山迂回曲折地向西移动，不到两个月的时间就移到了潜标上方，将其“斩首”。看着冰山的漂移轨迹，我们真是觉得有点不可思议，这座冰山好像是专门漂洋过海来撞潜标的。虽然C28B冰山长度超过30公里，但是在茫茫大海上，能撞上潜标的概率也是很小的！

幸亏有了卫星遥感冰山轨迹数据，我们即使没有亲临现场，也能够追踪到伤害潜标的“凶手”。世界上最著名的冰山“凶手”，应该是撞沉泰坦尼克号的那座冰山。那场导致人丧生的惨剧发生后，对冰山的监测受到重视并逐步加强，从最初的船舶报告，到20世纪中期的飞机巡视，进一步发展到现在的卫星遥感和数值预报。从年起，美国国家冰中心开始发布南极冰山信息，对长度超过10海里的大冰山进行编号和追踪。每一座冰山有一个固定的编号，编号的第一个字母表示最初发现冰山的经度区间，A为0°~90°W，B为90°W~°，以此类推；后面的两位数字表示在此区间中发现的冰山序号。如果该冰山后来发生进一步的分裂，就在编号的最后加上一个从A开始的字母。因此，C28B就是在°~90°E发现的第28座大冰山分裂出来的第二座大冰山。随着技术的进步，自年开始，美国国家冰中心所发布的冰山的最小尺度降到了20平方海里。这样，在年1月发布的信息中又增加了17座冰山。从已有的南极大冰山漂移轨迹来看，大多数冰山集中在近岸海域。除了威德尔海之外，冰山从南极大陆周边的冰架上脱落入海后，绝大多数沿着陆坡向西漂移。由于冰山的大部分沉在水下，冰山的漂移主要受海流的影响，这些大冰山是随着南极沿岸流或陆坡流向西移动的，有时会在较浅的陆架上搁浅很长时间。大冰山离开南极近海进入低纬度大洋仅限于罗斯海、普里兹湾和威德尔海的外海，在这三个凹进的海湾中形成了大型的亚极地流涡，经度线方向的流动成为大冰山向北移动的驱动力。威德尔海的大冰山北移最为显著，这也有南极半岛的阻挡作用。

客轮在南极海域遇险下沉

实际上，在南极海域经常见到的是数量难以统计的小冰山。但是这些小冰山同样对船舶构成极大威胁。撞沉泰坦尼克号的冰山不过米长，高出水面十几米。由于冰山露出水面的高度通常只有水下深度的五分之一，所以估算下来这座小冰山的质量高达万吨，真是一个庞然大物。

冰山露出水面的高度通常只有水下的深度的五分之一

冰山来自于陆地冰川，大多是从延伸入海的冰架或沿岸的冰墙上崩塌下来的。近几十年以来，随着气候变暖，冰架的稳定性减弱，崩塌加剧，冰山的数量有所增加。2年1月30日开始，在短短的5周内，南极拉森B冰架近四分之一的部分（约平方公里）发生破碎，彻底离开了曾经与之相连的陆地，在南极半岛东侧的威德尔海中形成了数千座冰山。对于这些小型冰山，虽然可以利用高度计数据进行统计，也可以在高分辨率的合成孔径雷达或可见光图像上加以识别，但是由于其数量巨大，还难以进行全面的追踪。现在即便有了更高分辨率的卫星监测，船舶也配备了更加先进的雷达测冰扫描设备，轮船撞上冰山的事故还是时有发生。7年11月23日，“探索者”号邮轮在南极半岛以北的南设得兰群岛海域与冰山相撞，船体破裂进水，严重倾斜，最终完全沉没。所幸救援及时，船上多名乘客和船员安全脱险。因此，冰山仍然是航行在南极海域的船只所要防范的最大威胁。“雪龙”号进入南大洋航行时，驾驶台都会安排专人负责监视冰山，通过雷达影像和目视识别冰山，提前调整航向，规避冰山。在夜间还会降低船速，开启船头的探照灯，对海面进行往复式的搜寻。

发生大规模崩塌的拉森B冰架

冰山撞航船又或航船撞冰山，说起来真是一个沉重的话题，但毕竟是小概率事件。冰山给航行在海上的人们更多带来的是震撼心灵的壮美。刚从冰架上崩裂下来的冰山，顶部是平的，看起来方方正正，漂在海上犹如千万吨级的巨轮。上述能用卫星追踪的大冰山都属于这一类。而更多的冰山顶部有着不规则的形状，看起来更像是峰峦起伏的山峰。特别是有着单独尖顶的冰山，就更像是一座高耸的山峰了。这种单峰的冰山可能已经在海里翻转过，现在看到的山顶其实是以前的冰山底部。海水造成冰山水下部分快速融化，使冰山重心不稳，容易发生颠倒，也造就了各种形状的冰山。在中山站的熊猫码头附近搁浅了很多尖顶冰山，小艇往返“雪龙”号和中山站之间运输货物，需要穿过这一片冰山丛林。天气晴好的时候，雪白冰山在湛蓝天空的映衬下，真是琼楼玉宇，美不胜收。纯净的蓝白世界，倒映在镜子一般的海面上，如梦似幻。小艇激起层层涟漪，使水中美丽的画面荡然无存。这时我们应该意识到，冰山是这里的“主人”，我们才是漂洋过海而来的闯入者。

文章来源：《人与生物圈》，年1-2

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