巴罗地处北纬71°,西经156°,面积55.2平方公里,是阿拉斯加最北边的镇,约有5000人口,其中超过一半的人口为因纽特人。巴罗属于极地气候,受极地东风的影响,由于其三面环北冰洋,并且地势平坦,极地东风所携带的水汽在此地畅行无阻,所以在巴罗夏季4、5、6月海雾频发,且多数为平流雾,是研究极地海雾的极佳地点。而且由于巴罗地处阿拉斯加最北海角位置,东西紧邻楚科奇海和波弗特海,得天独厚的地理条件使得这里成为北极海洋、气象、气候变迁等研究学科的理想观测地点,世界气象组织,NOAA等机构都在这里设有重要的海洋气象监测站,科研基础设施和后勤保障能力雄厚。
图1 巴罗路边常能看到的弓头鲸的头骨,代表了当地捕鲸业的发达
图2 与当地后勤保障机构(UMIAQ)讨论落实海雾及海冰观测地点
本次考察于4月28日开始,5月22日结束,我实验室由陈显尧教授带队,先后共有6人次参加了本次考察(赵进平教授和金梅兵教授只参加半程)。考察的主要目的为利用系留探空气球方观测海雾垂向风、温、湿、压以及光学结构特征,并通过陆缘冰站各仪器观测在海雾影响下的冰雪光学性质以及上层海洋温盐特性变化。观测期间累计获得海雾剖面数据3个,上层海洋温盐剖面20余个,以及连续20天的沿岸固定冰透射辐射数据。
图3 考察人员合影
图4 作业现场照片
由于数据获取的难度,一直以来国内对海雾的研究鲜有涉及到北冰洋,有关北冰洋的海雾实地获取的观测数据的研究更是少之又少,本次巴罗的海雾观测,填补了国内海雾调查在北冰洋范围内的空白,并且本次使用系留汽艇的观测方式开辟了一种新的对海雾垂向物理结构的观测方式,对将来的海雾研究有启发意义。
考察期间二三事:
上图:与当地猎户交流,4月28日在沿着海岸线选择考察作业地点时,路遇当地因纽特猎户,他们在附近发现了北极熊的脚印,提醒我们小心行事要时刻提防周围的环境。这个季节属于巴罗的初夏,因太平洋暖水的到来而融开了外海的冰面,北极熊会追寻海豹的气息前往外海边缘区,并不会经常光顾当地村镇。但是不排除一些小熊会误打误撞靠近沿岸固定冰区,而春夏季节在哺乳期的母熊为了保护小熊会变得极具攻击性。
上图:4月29日雷达观测到的近岸固定冰断裂前后的影响对比。因为突发的大风天气,大片的陆缘固定冰在海浪和风的共同作用下断裂漂走,恰巧冰上有一户在冰上猎捕弓头鲸的因纽特人,危险出现之际,整个巴罗出动全镇之力,包括直升机机动车和雪地摩托等工具展开营救,幸而断裂浮冰上的猎户有自己的橡皮艇最终安全返回。这处海冰断裂的地方距离我们的冰站作业地点仅有1公里,如果断裂发生在我们的作业区,即便人员不在冰上,所有放置在冰上的观测仪器也将会很难再找回。
上图:回收被冻在海冰内部的光学仪器。5月22日观测结束回收仪器时,发现因为连日的先升温后降温的天气过程导致原来集聚在冰洞内的融雪淡水再次冻结,冰下光学仪器被完全冻在冰底,而且重新冻结的海冰因为盐度低质地非常密实。仪器的连接杆尽管是金属材质打造,但是仪器探头靠近冰底十分脆弱,为了避免仪器被损坏,只能采取在原有冰洞周围加钻数个冰洞,通过凿冰扩壁的方式将仪器取出。海冰厚度达到1.5m,为防止电缆被缠断最后的破冰完全依靠手工进行。图为取出仪器之前破断下来的最后一块坚冰。