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揭秘“蛟龙”出海与天气的那些事儿

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6月2日,刚刚完成大洋科考第37航次第一航段任务的“蛟龙”号载人潜水器,又随着母船“向阳红09”号启程,前往马里亚纳海沟,进行第二航段的科考任务。常人眼中,出海巡航,乘风破浪是令人惬意的事情。但在大洋科考队员看来,航程远非一帆风顺那么简单。能否正确应对复杂的海况与天气,关乎着大洋科考事业的进程和科考人员的生命安全。

大洋科考第一关:晕船

对于叶聪、付文韬、唐嘉陵这些老潜航员来说,出海潜航自然是轻车熟路。但是对于很多第一次出海的科考工作者来说,学会适应海上瞬息多变的天气,是科考任务中首先需要克服的难题,而天气给科考人员带来的第一个难题就是晕船。有些科考队员吐得好几顿饭吃不进东西,得时常备着垃圾桶。中国地质调查局广州海洋局技术方法所无人遥控潜水器技术室主任盛堰第一次晕船时正在值班,为防晕船呕吐,三名值班人员在面前摆了三个桶,一字排开。

“ 很多在内河中从不晕船的人一出长江口就晕船,是因为海洋与内河的风、水流有着巨大差异,导致船舶摇晃频率不一样。”据中国大洋矿产资源研究开发协会装备调查处高级工程师李向阳介绍,内河两侧是陆地,风力受陆地摩擦力影响大为消减,水流流向也相对固定。但在海上,由于没有了树林楼房的阻力,风力更大。不仅如此,在海上还可能受到与局地风力完全不同的全球洋流系统的影响。“ 船在河里是有规律地左右或前后颠簸,在海上则是毫无规律地向任意方向剧烈颠簸。”

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“向阳红09”船搭载蛟龙号载人潜水器正在执行海试任务。(中国大洋矿产资源研究开发协会供图)

据介绍,出长江口时,风往长江口里灌,因此船是顶风航行的,发出的噪音也明显增大。在这种情况下,人很难保持身体平衡,就会晕船。“比起出长江口,出珠江口时晕船的情况更为严重。我第一次出珠江口就吐了,而身体平衡一失去就很难再找回来。”李向阳说。

“ 深潜器漂在海面的时候摇晃得最厉害。风浪再大,船上的人还能大致预判船的摇晃情况;而在深潜器里,人无法感知海风和海流,只能在一片漆黑里随深潜器摇晃。而且,潜航员还要盯着屏幕工作,没有经过严格训练的人根本无法承受那种猛烈的颠簸。”李向阳说,在进行潜航员选拔时,会考虑其抗晕船能力、在眩晕情况下的操作与反应能力以及恢复能力。

 大洋科考第二关:靠岸

在海上,尤其是在大洋里气候多变的小岛附近,科考船一旦遇上恶劣天气,靠岸瞬间就成了一件“技术活儿”。

“一般我们会选择目标海区天气比较好的时间窗口进行深潜作业。”李向阳说。比如,大洋科考队赴印度洋多金属硫化物矿区一般是在11月到次年3月到4月。在其他的时间段,当地的天气就会变得非常恶劣。

每年3月至4月以后,地处南半球的西南印度洋海域就会进入冬半年。届时,南半球的西北信风将北移至西南印度洋科考区域,岛屿附近都是6米至7米的狂浪,船舱里的桌子、椅子、书到处翻滚,船上的人晕船更是严重,经常处于看得到海岸却无法靠岸的境地。“像毛里求斯这样的岛国,离岸两三海里左右,海床就立刻降到海面下两三千米深,岛屿周围海域的洋流裹挟着巨大的能量。”李向阳表示,遇上大风浪,科考船必须船头对准涌浪,“ 骑”浪行驶,否则巨浪一旦从侧舷打来,整艘船都可能被卷翻。

大洋科考第三关:收放深潜器

海上的天气对船舶作业的影响远比想象的要大。无论是海浪洋流,还是海上大风,乃至“蛟龙”号自身结构,都不允许深潜器随意“收放”。

“蛟龙”号正常作业的环境要求不超过3级海况(浪高0.5米至1.25米,风力3级至4级),如果在海试中海况突然变成5级海况(浪高2.5米至4米,风力6级),“蛟龙”号就要紧急抛载上浮;超过6级海况(浪高4米至6米,风力7级),“蛟龙”号就要停工。“如果狂风巨浪打断了‘蛟龙’号的拖曳缆,缆绳崩断反弹甩出的力极有可能造成人员伤亡。”李向阳说。

“蛟龙”号表面安装有很多声呐设备,缆绳在“蛟龙”号表面刮擦很容易损坏声呐设备。一般来说,“向阳红09”号母船会在收放“蛟龙”号时将其用缆绳固定,尽可能让它处在母船的下风向和海流下游方向,保证其不会被海浪洋流裹挟,避免与母船相撞。“在大洋里具体的一个点上,风向和洋流方向却往往并不一致甚至截然相反。”李向阳说。

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“蛟龙”号正在挂缆。(中国大洋矿产资源研究开发协会供图)

天气因素对深潜任务影响最大的阶段在深潜器回收阶段。“ 蛟龙”号最适合母船回收的朝向是与母船平行同向,逆风逆流。但有时“ 蛟龙”号上浮后垂直于母船甚至与母船方向相反,这就需要在“ 蛟龙”号漂至母船船尾附近时根据风、海流调整缆绳受力,使其按正位回收。

此外,如果风浪较大,海况恶劣,风浪会使母船船尾起伏巨大,影响挂缆。对于站在同样颠簸摇晃的“ 蛟龙”号上开展人工固定缆绳作业的工作人员来说,母船下放的缆绳前一刻还触手可及,下一刻可能就因为母船的起伏而突然飘飞。“每一次抓住抓牢缆绳的时机最多只有4秒到5秒。而且没抓住的次数越多,‘蛟龙’号被风浪卷走的可能性就越大。”李向阳说。

大洋科考对台风爱恨交织

“ 海上作业最希望的是风平浪静。大洋科考得避开台风,台风来了我们得起航躲避。但是没台风的时候我们最盼的还是台风。”李向阳对记者解释道,一般情况下海上作业总会受到风浪的影响。尤其在台风多发的西太平洋一带,副热带高压、东北信风、东亚季风等气象因素一直在推动这一海域能量的形成和积聚,风浪大、海况差、气象条件恶劣。只有在台风过后三四天时间内,由于能量已经被台风带走,海面才会风平浪静,这正是大洋科考工作者最期盼的时候。

2014年,大洋科考队在西太平洋执行科考任务时遇上台风,无法返航,便索性绕道台风后面,尾随台风边开展科考工作边返航。

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“蛟龙”号布放。(中国大洋矿产资源研究开发协会供图)

5000 米海试曾遇对流云暴雨

“蛟龙”号载人深潜器近年来遇到的最危险的一次经历,与海上常见的天气系统——对流云有关。

“蛟龙”号5000米海试时,起初天气很好,但在上浮过程中,远处突然形成对流云,随即飘到了“ 向阳红09”船的上空,下起倾盆大雨。“ 雨大到人都睁不开眼睛。为了寻找上浮到海面的‘ 蛟龙’号,大家硬睁眼到处找寻,但眼前只有白茫茫的水雾,甚至连定位系统都受到干扰,8秒更新一次的定位点在屏幕上乱跳。”李向阳回忆说,指挥部通过通信系统让“ 蛟龙”号打开大灯,通过监控摄像头发现了“ 蛟龙”号发出的白光。“ 但直到十几分钟后对流云飘离‘ 向阳红09’船上空,我们才真正找到‘ 蛟龙’号并完成回收。”李向阳说。

这次海试经历促使大洋科考工作者给“ 蛟龙”号加装了带有GPS功能的短信发送系统,现在回收“蛟龙”号可以通过卫星定位确定其精确坐标。李向阳表示,为了应对类似的海上恶劣天气,未来深潜器还将继续改进。

据悉,为了应对多变的海洋天气,目前每一航次每一航段的大洋科考都会配备专业的天气预报员,他们每天在船上开展气象监测,接收卫星云图,收集中央气象台以及日本、美国、欧洲等气象台的天气预报并进行对比,制作作业区域及附近海域的准确预报。大洋科考的每一次作业计划都要根据天气预报做出调整。“ 如果有恶劣天气逼近,我们就得推迟科考计划甚至起航撤离。”李向阳说,“ 当然,随着科技的进步,大洋科考抵御一般海上天气的能力在不断增强。但要在‘ 喜怒无常’的大洋里做好科考工作,海上天气仍然是我们需要重点关注的因素之一。”

  (来源:《中国气象报》2016年6月28日3版 责任编辑:栾菲)

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这家伙很懒,什么都没写!

—— 云云

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