船舶凍結在北極冰中以研究氣候變化

被困在北冰洋中央一年的研究人員準備解開該地區氣候變化的秘密

來自德國的北極星號)和來自俄羅斯的費多羅夫院士號)兩艘研究破冰船在北極星號故意將自己困在一塊險惡的浮冰中之前,正在轉移人員和物資。

在北緯85度,專家尼古拉·沃庫耶夫掛在直升機敞開的門外,腰間繫著安全帶,向幾米下方的北冰洋雪覆蓋的浮冰上投擲了一枚燃燒的訊號彈。訊號彈擊中並開始冒煙,使原始的、嘎吱作響的白色表面變暗。

我們位於極北地區,距離最近的陸地數百公里,距離我們的基地——俄羅斯破冰船費多羅夫院士號大約50公里。我們正要嘗試一次大膽的著陸,將俄羅斯米-8直升機降落在一塊可能太薄而無法支撐直升機重量的浮冰上。如果我們要直接測試浮冰的厚度,這種操作是危險但不可避免的。

飛行員將直升機轉向迎風方向(透過訊號彈的煙霧顯示),並懸停在冰面上方几釐米處——非常輕柔地著陸,以至於我幾乎沒有感覺到。他們讓螺旋槳繼續旋轉,以提供足夠的升力來減輕我們的重量並保持平衡,以防我們需要立即起飛。


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浮冰穩固地支撐住了,因此俄羅斯海冰專家托馬什·彼得羅夫斯基跳出了敞開的門。他在冰面上輕盈地移動,迅速地在直升機旁邊鑽了幾個孔,以 выяснить 冰有多厚。每次,他的鑽頭都緩慢地移動,但僅僅半米後就猛地向下移動。他已經碰到了下面的水——而且太快了。彼得羅夫斯基正在尋找一米半厚的冰——足以穩定一艘巨輪——但迄今為止,每塊浮冰都很薄。他回到了直升機,當我們起飛返回破冰船時,霧開始籠罩。

尋找好冰

雖然很容易將北極冰蓋想象成廣闊而堅不可摧的,但它實際上是一個由薄而小的浮冰鬆散編織而成的拼貼畫,這些浮冰不斷地相互碰撞。從空中看,它幾乎就像我們世界頂端一個破裂的蛋殼。而且這些浮冰正在縮小。

9月20日和21日,兩艘破冰船——來自俄羅斯的費多羅夫院士號和來自德國的北極星號——從挪威特羅姆瑟起航,執行一項將它們帶往北極中心的任務。首要任務是找到一塊足夠堅固和厚實的浮冰,最終將其凍結在北極星號周圍,將該船困在冰中整整一年。

這個獨特的平臺將使這項任務(稱為北極氣候研究多學科漂流觀測站,或MOSAiC)能夠以前所未有的細節研究北極——提供以前幾乎不存在的資訊。專家們從未能夠在一個完整的年度內在北極中心研究氣候系統的如此多細節,從下面的海洋到上面的雲層。這些發現將幫助科學家更好地瞭解高緯度地區的變遷如何影響地球的其餘部分。

找到合適的浮冰絕非易事。今年夏天,極少量的冰在異常的北極熱浪中倖存下來,這延續了冰蓋持續下降的趨勢。我在費多羅夫院士號上度過了任務的最初兩週,首先航行穿越巴倫支海的開闊水域,然後穿越卡拉海——近幾十年來,該地區平均升溫了五到六攝氏度,遠高於全球平均水平。“我們正處於氣候變化的熱點地區,”倫敦大學學院的海冰專家米歇爾·察馬多斯說,他也在俄羅斯船上。

因此,在過去的幾十年裡,冰緣向北退縮了數百公里,迫使我們繼續前行。儘管如此,當我們最終在9月25日到達冰緣時,冰勢卻令人敬畏。每次我們撞碎一塊特別大的冰塊時,船都會劇烈震動,將抽屜、個人物品甚至螺栓固定的傢俱都震得移動起來。但這與噪音相比根本不算什麼。當冰塊在我們厚重的鋼製船體上剪下時,聽起來就像一把鏟子刮過堅硬的路面,但聲音要響亮數百倍。最糟糕的時候,聲音讓我的心跳加速。最好的時候,它讓我在半夜保持清醒。

在接下來的幾天裡,我們在浮冰之間蜿蜒穿行,以便儘可能地透過開闊水域。雖然費多羅夫院士號可以突破1.5米厚的冰層,但船長只有在必要時才會這樣做。因此,我們緩慢而有條不紊地航行——讓我有時間欣賞冰雪海景。在最薄的地方,冰看起來像一個黑沙灘,遠處有閃閃發光的白色波浪。但當我們靠近時,“波浪”變成了一個冰雕花園,偶爾有北極熊穿過,或點綴著罕見的融水池——一個令人眼花繚亂的碧藍色水池。這是一個冰凍的仙境,讓我著迷。

接下來的幾天過得很快,我們繼續向東航行——穿越在這個緯度非常狹窄的時區,並且幾乎每天都減少一個小時的睡眠時間。但在9月28日,船舶在北緯85度左右、東經125度左右的點停了下來。從這裡開始,在整整一年的時間裡,盛行風和海浪通常會將整個浮冰群向北極方向移動,然後向南移動,朝著格陵蘭島和斯瓦爾巴群島之間的開闊水域移動。正是在這裡,MOSAiC將開始其任務,只要專案協調員找到合適的浮冰。

在過去的幾個月裡,彼得羅夫斯基和其他人一直在衛星影像中搜尋潛在的浮冰。但是,評估浮冰真實特徵的唯一方法是親眼所見。因此,在10月1日上午,我們駕駛直升機飛往費多羅夫院士號以北的一個區域,在那裡我們可以鑽入五塊不同的浮冰來測量它們的厚度。但每塊浮冰的平均厚度都不到半米——太薄弱,無法保持船舶的穩定。

我們返回了破冰船,船上的氣氛——已經因之前的搜尋而沮喪——變得更加糟糕。“這也是氣候變化的後果之一,”芬蘭氣象研究所的海冰科學家賈裡·哈帕拉說,他也是MOSAiC的成員。“冰不健康。”

從冰封到冰蓋

我們幾乎不知道北極星號走運了。當我們在費多羅夫院士號上掃描一個區域性區域時,附近德國船上的科學家一直在檢查我們東南方的一塊奇怪的浮冰。在雷達影像上,它看起來和其他潛在地點一樣暗(這表明它太薄,可能被淹沒了),但它也包含一個不尋常的明亮區域。科學家們登陸了——一天徒步穿越浮冰,第二天乘坐雪地摩托——發現該地區的冰層有四到五米厚。

由於通訊主要限於簡短的電子郵件,我們在費多羅夫院士號上的人直到10月2日才知道北極星號的發現,當時兩艘破冰船並排相遇,船員們可以討論他們的選擇。他們一起評估了16塊浮冰,但只有北極星號的發現,及其厚厚的白色上層區域——現在被稱為“堡壘”——才能穩定德國破冰船。這個訊息給在場的所有人帶來了如釋重負的感覺。“這就像一個隱藏的寶藏,”我們在費多羅夫院士號上的巡航負責人托馬斯·克魯彭在一次會議上說。“我們非常幸運能夠發現這樣的東西。”

隨著浮冰的選擇,任務終於可以正式開始了。兩艘船相互捆綁了兩天,透過大型起重機交換氣瓶、雪地車(履帶式卡車大小的車輛),甚至乘客。我透過“木乃伊椅”——一個大型鳥籠,將我高高地吊到空中,越過船隻之間的開闊水域,小心地將我放在相鄰的直升機甲板上——轉移到了北極星號,我將在那裡度過接下來的兩週。當我安頓好我的新艙室時,兩艘船分道揚鑣——北極星號駛向選定的浮冰,費多羅夫院士號駛向地平線上的另一塊浮冰。後者將在那裡和其他幾個遙遠的點停靠,以便研究人員可以建立一個漂流儀器站網路,這些站點圍繞北極星號作為中央觀測站。

我們在10月4日傍晚到達了堡壘,撞擊了1.5米厚的冰層,這導致船在冰層在我們船體下崩塌並被推到兩側時嘎嘎作響。在進行了300米的這種操作後,船長減速停車並關閉了發動機。當船稍微向後傾斜並就位時,它們的嗡嗡聲逐漸消失。我們終於被封鎖在冰中了。

這是我們航行以來第一次,船靜止不動——幾乎就像我們回到了港口,只是我們的周圍環境是真正的異域。我們周圍遠處看到的“天際線”是白色的,相對平緩,有綿延的山丘,但船旁邊的冰卻崎嶇不平和隆起——那是我們犁過時被翻起來的。在右舷一側,有一塊令人驚歎的冰塊,在白色層之間嵌入著一條碧藍色的條紋。船也迅速變成了一座冰凍的城堡,欄杆和繩索上懸掛著霜花。但沒有哪個景象像太陽的扁圓盤那樣陌生,它緊貼地平線,不是向上或向下移動,而是橫向移動。後來它消失了,極夜很快就會籠罩在浮冰之上。

隨著這種轉變,科學家們開始爭分奪秒地建立中央觀測站,以便他們仍然可以在暮色中工作。他們開始用雪地摩托修建道路,將裝置運送到多個站點,不同的團隊將在這些站點運作,並從船上向這些站點鋪設電力線。工作量巨大,在大多數日子裡,我們感覺就像在北極建造一座城市。很快就會有一輛在海洋中游泳的遙控潛水器,用於監測海冰的儀器,以及一座測量大氣各個方面的塔。在接下來的一年裡,數百名科學家將來來往往地進行研究。這項工作是北極有史以來規模最大、最雄心勃勃的氣候變化研究考察,它提供的資料將在未來幾年被輸入到氣候模型中。

但所有這一切都取決於冰的穩定性。10月5日,船員在浮冰上鑽孔,將錨穿過孔洞,並收緊繩索——當北極星號儘可能穩定時,它最後一次震顫。船後方的小片開闊水域結冰,進一步將我們鎖定到位。但北極是不可預測的。三天後,一場風速約為每小時35公里的風暴開始襲擊浮冰——在冰層中打開了一條裂縫,這條裂縫朝著我們的船首、沿著北極星號的左舷和船尾延伸。在一個小時內,裂縫擴大了五米,破冰船向左舷傾斜了幾米,拉緊了右舷的繩索。風暴在浮冰中留下了一個船形的洞,洞裡充滿了開闊的水域和掉落的冰塊——包括那塊曾經緊緊壓在我們身上的美麗的碧藍色冰塊。

從那時起,風已經停止,溫度進一步下降,導致冰的裂縫再次凍結甚至閉合,向上擠壓出一道小山脈。但科學家無法說我們還能保持穩定多久。我們現在正處於北極的掌握之中。

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