作者:徐兆生*
中国科学院“七五”期间把西太平洋热带海域海-气互相作用列为综合性重大基础研究项目之一,从1986年开始组织双船(科学1号,实验3号)赴西太平洋进行为期四年多学科综合海洋考察。1986年-1989年连续四年,每年海上工作60-70天。
由于中国科学院四次海-气互相作用考察取得丰硕成果,引起国际海洋气象科学界的重视,经过多国协商由中国、美国、英国联合发起全球合作,海陆空联合作战,称之全球TOGA-COARE计划,从北半球北纬20°30'N,跨越赤道到南半球南纬18°30'S,以经纬度为坐标,确定81个站点,呈网络状分布,对每一个站点进行全方位观测。共有19个国家(中、美、英、日、澳…),14条海洋考察船(中国3条,国家海洋局“向阳红5号”是万吨级,被指派为指挥船),7架飞机,7个地球同步卫星以及周边国家地面气象站,岛屿海洋站,共计近百个站点全部参加同步观测,海上工作时间最长共计135天。1992.10-1993.3国际合作海洋考察,工作145天。
追忆三题与大家分享。
一、地理所为西太平洋热带海域海洋考察所做的贡献
地理所为西太平洋热带海域海洋考察先后派出28人次之多。除按计划承担所有观测项目资料采集数据传送处理一整套系统外,每年观测数据达数十万组到百万组。超额完成原计划要求,连年受到组织部门好评。地理所最大的贡献是解决了船舶上所有气象仪器安装、调试,资料采集一整套观测系统。西太平洋热带海洋海域海-气相互作用考察中需动用大批太阳辐射仪器、超声测风、不同高度风速梯度、温度梯度、湿度梯度等仪器安装要求绝对水平,测定瞬时值,才能精确计算出海面层太阳辐射、水分、热量的分布状况,为海-气交换提供有效依据。所以对船舶上安装仪器,能否达到绝对水平,成为能不能接受西太平洋任务的关键。借鉴驾驶舱船用罗盘一个万向环可以保持任意平衡,准备选用几种类似陀螺的万向节,我所金工车间在没有图纸,只能参考几种实物,根据我们提出的设想,设计出第一代配重陀螺,并上船为我们安装调试,从1986年第一次西太平洋出海航行中,所有气象仪器均用上配重陀螺,取得较好成果。由于气象仪器大小轻重不同,在船上安装高度不一样,工作中出现不同步, 1987年年初着手改进,金工车间师傅们多次去青岛上船,先从太阳辐射仪器开始,根据各仪器安装高度测定船体摇摆周期,去掉配重陀螺,改为安装仪器外围的万向陀螺。采用小于船体摇摆周期,提高了灵敏度,改进了观测精确度。在此基础上将船顶上太阳辐射中总辐射、红外辐射、紫外辐射及可见光辐射五钟仪器安装统一的万向陀螺,固定在一个平台上。对伸出船体外海面反辐射及辐射平衡(海面净辐射)、各高度的温、湿度梯度,风速梯度和超声测风仪均采用量身订做方法,做出相应的万向陀螺。所有伸出船体外仪器均安装了可以伸缩回收活动的转换装置。在对所有仪器改装调试成功后,请所内技术室设计数据传输采集系统,对所有观测项目按要求编程序统一输入微机,由微机采集,简化了定时观测程序,使数据数量大增,且提高了数据精确度,并打印出日变化过程,使资料更加完整。同时减少定时观测劳动强度和在船体行走时的危险性,从1987-1989年,1992-1993,四次西太平洋海-气相互作用考察中均使用改进后万向陀螺及数据采集系统,并为南海海洋所“实验3号”及国家海洋局“向阳红5号”船所采用。全球TOGA-COARE计划中同船外国工作人员对我们仪器安装的万向陀螺及采集系统给与很高的评价,认为设计合理,使用方便,数据精准等。所有这些是地理所在西太平洋热带海域海洋考察中所做的最大贡献。
二、海上生活
晕船困扰 海洋上工作,首先会遇到晕船问题。初次登船离岸前,船长总会告诉大家防止晕船注意事项、严重晕船时处理方法等,并要求应有灵敏协调能力,抗风浪颠簸能力和航行中对环境适应能力。具备这些条件就能够战胜晕船这一关。船体离岸后始终处于自由摇晃中,在大陆架内摇晃主要来自船前进动力机舱共振与风浪阻力产生上下前后比较有规律运动,随船速与风浪大小而变化。当驶向深海区域时与来自深海洋流流向,涌浪相叠加,使摇摆与颠簸变成无规律性乱动,晕船从此开始。晕船有以下几种情况:极少数人天生不晕船,在船体离岸后略有失重感觉,不出现任何晕船现象。我们遇上一次台风苦战36小时,全船101人中只有船长、大副、轮机长等在内17人不晕船。我大约也是属于这种类型。因为我不晕船,又因船上观测以小气候组为主,所以从1986-1989年四次西太平洋考察以及1992-1993国际合作项目均由我负责带队出海。对于绝大部分人来讲,在船入深海区后会出现轻重不同的晕船,如头晕、眼花、呕吐、全身无力、不能进食、看什么都在动,轻的3-5天,重的7-8天可以慢慢恢复正常,这些人是比较容易过晕船这一关的。少数人晕船特别严重,除呕吐、不能进食外,几乎连黄胆水都吐出来了。从上船到靠港,他们在船上几乎无法站立,只能躺着,对他们来讲真是处于“洋深舱热之中”。
严控淡水 远洋航行,船载淡水和轮机用油,是两项关系到行船和人员安全的保障。一般船舶根据自身蓄航能力,在离岸时加满油和淡水。船载用油和淡水是按规定严格控制的,由船长一人主管。关系到大家的是淡水,保证食堂做饭和锅炉用水外,其余均用海水(如厕所、冲洗甲板等),不能洗澡和洗衣服(浴室、洗衣房均封闭上锁),人人必须遵守.洗脸刷牙只能在各自船舱中定时使用。天气再热,流汗再多,也都得忍受着,只有等到靠港加水时,才可以痛痛快快洗一次澡,一般要等上30天左右.另外船上储有40-50吨水叫压舱水或救命水,是不准动用的,以防船遇到危急时,救命时用。
“三高”考验 海洋考察选择海洋相对平稳时期,因该时段台风、低气压发生的可能性较小,所以每次出航均选择在9月底。此时北半球气温开始下降而我们在西太平洋向低纬度进发,过赤道到达南半球,所以越走温度越高。这种高温来自机舱动力设备,多台供电发电机和低纬度热空气以及海水表面被太阳暴晒所产生的热量,还因船体钢铁传热导热极快,船舱内温度均在37-38℃,接近机舱位置温度更高。甲板上温度白天可达60-70℃。第一年上船没有经验穿普通底鞋,抗不住甲板高温,烫脚底板,以后再上船均选用厚底鞋了。海洋上空气湿度很高,热带海洋天气变化无常,一天之中可以经历数次大雨、暴雨和晴天的变化。有时晴空万里,头顶上一块低云,顷刻之间大雨如注,让你措手不及,用不了几分钟又是大晴天,太阳暴晒。海洋上空气相对湿度均在80﹪以上,在此高温高湿条件下,船舱像桑拿房一样,热得人喘不过气来。尽管自开船以来,中央空调一直开着,但周围一切都是热源,所以空调作用不大。船上发给大家的凉席也不管用,白天睡在上面,因流汗太多,出现人形汗影。除此之外还有高盐分的考验,一般海水含盐为千分之三,但低纬度热带海域含盐分还要高一些。如果长时间在甲板上工作,被海风吹久了,皮肤变得粗糙有疼痛感觉,吸入高盐分海水空气,使人口鼻发干,难受。船舶日夜航行,海水雾气和激起的浪花在船舱外甲板、舷梯及扶手上结晶成一层白色盐霜。在这样高温、高湿、高盐分环境中工作和生活,对每个人均是巨大的考验。
苦战强台风 海洋航行最怕恶劣的天气和台风。我们五次西太平洋远洋考察中真是碰上一次台风。当我们发现前进航线上有一低压形成,有加强形成为台风的可能。船长有三种选择:一是退回去等台风形成后离去再通过,这样至少要花去6-8天时间,而网格点上工作与其他船不能同步工作影响较大。二是从侧面绕过去,侧面行船,船体难以保持平衡,危险系数增大,台风边缘风速更大,等绕过去也会耽误很多时间。这两种选择都行不通,只有选择全速前进冲过去。“科学一号”船长是一位有多年航海经验的老船长,在经过充分考虑有利不利因素后,下达前进命令,全船一级备航,关闭所有舱门、舷窗,密封级别最高,不让一滴海水进入舱内,厨房停伙食,动用干粮,要求大家储足饮用水后,茶炉停止烧水。船长亲自驾驶,随时下达各种指令,全速前进。过台风,用翻江倒海来形容一点也不过分。风速之大,海浪之高,是我们从未见过的。凭感觉,船头高高扬起,几乎垂直海面,像站在海面上,抛向天空,接着伸向海水中如同掉进万丈深渊,舷窗外一片漆黑,海水在窗外迅速流过,三层驾驶舱也被海水浪花撞击,有的大浪像一座小山压向船体,扑过来船体几乎全部沉入海水中。风浪暴雨撞击船体发出震耳欲聋的怪声,让人感到惊心和恐怖。船上所有人员除机舱值班坚持岗位外,几乎全部倒下,不能睡在原有床铺上,有被抛出来的危险,只能躺在地板上,还要防止外来物品的撞伤,每人手持塑料袋,准备呕吐用,严重的人干脆抱了水桶,不断呕吐,不吃不喝也呕吐不止,个别人黄胆水都吐出来了。据统计全船101人中只有17人可以活动自如,没有晕船反映(我在其中),其余84人包括有多年航行经验的老船员也坚持不住,纷纷躺下。
就这样,苦战36小时,终于冲出台风区,按原来计划准时开始站点工作。事后船长介绍说:“科学一号”船有二套万吨级主机,安装在3342吨船上是大马拉小车,前进速度快而且灵活,所以能冲出台风区。经历可怕的台风,对考察船也是一次严峻的考验。动力设备和船体均没有问题,一些辅助设备暴露出问题,如食堂原来固定桌椅几乎全部连根拔起,互相碰撞,损失较大。舱房中大衣柜、桌、椅部分倒下来,大部分从固定处离开移位,船外甲板上部分探照灯灯杆被拆,二个吊车车背被扭变形,盖在一些设备防雨篷布全部撕裂或吹跑。这是我有生以来第二次经历可怕的风暴(第一次为1959年沙漠风暴),使我们终生难忘。
后期断了蔬菜,嘴唇裂干 海上生活50余天,大家可以还扛过去,如超过两个月,100多人的团队,蔬菜水果早已吃光了。土豆是远洋航行是最受欢迎和易保存的“万能菜”,出航前北方土豆已大量上市,一般买上数十吨,用麻袋装上堆放在船舱外甲板任何有阻挡地方。但由于从高纬度向低纬行驶,受高温高湿的影响土豆由休眠期又转为生长期,从土豆母体上芽腋处长出了小土豆,可以长到乒乓球大小,我们称它为“子土豆”,时间长了,“子土豆”又长出“孙土豆”。这样一个土豆上三代同堂,大家称它为“祖孙三代土豆”。就连“祖孙三代土豆”也所剩无几,只剩下干粉条,干咸菜和蔬菜罐头了。每次进港增补供给时,油、水非加不可,而蔬菜水果均以个(根)报价,如苹果1美元/个,黄瓜0.8美元/根等等。船上只买少量供船上几位外国朋友和靠港招待联检时外国官员用。大团队用餐还是国内带来的咸鱼咸肉,粉条,水泡过的咸菜为主。伙房也曾想办法用黄豆发豆芽,每周能吃上1-2次就不错了。长期缺少维生素,出现皮肤干裂,一旦大声说话或大笑,嘴就裂开出血。所以每次出海归来,上岸后第一餐饭,几乎全选蔬菜,并要了许多能生吃的黄瓜、白菜。
三、航行记趣
长期海洋工作,辛苦而单调,有时也感到枯燥寂寞。电视无信号,广播也听不完全。所带的几十盘录像带已反复观看,大家只能自己寻找开心的事,以下记趣数则。
“过赤道门” 船员有一种不成文的规定,在跨越赤道时,要举行 “跨越赤道门”的仪式。在甲板上设置一个门框,装饰十分豪华,在门外摆一个台子,上面放着很多贡品,如水果、点心、啤酒、罐头、香烟、衣服、帽子以及你认为可表达心意的东西。当船行至赤道时,因为采用卫星定位系统,十分精确指出纬度0分0秒(当N-S,或S-N)时,船长鸣笛3分钟,大家载歌载舞,有人带上假面具,争先恐后鱼贯式从门的一侧跨向另一侧,并大声呼叫疯狂抢贡品抛向大海,以求海龙王爷保平安。看来有些迷信,龙王爷是不存在的,但大家祈求平安的心情是一致的。所以这仪式在过赤道不可缺少,一定要举行。即使在夜间过赤道,不能疯狂抛贡品,但船长还会鸣笛告诉大家过赤道了,从一个半球到达另一个半球了。
百人包饺子 在船上遇到国庆、元旦、春节等节日,全船吃饺子,大家动手包饺子,也是一大乐趣,食堂准备好饺子馅和面团,各部门按照人数去领面和馅,近百人集中餐厅用啤酒瓶擀饺子皮包出大小不一各式各样的饺子,按顺序送到厨房帮助煮好,大家团聚在一起,喝上青岛啤酒,吃上自己包的饺子。
海上观鱼群 海洋中鱼群品种实在太多了,我们能认识的少得可怜。海洋鱼类的外表、形态、长相、颜色各不相同,有的以一种颜色为主,也有多种颜色呈花纹状,在透明度极高的海中自由漫游,多种鱼儿共游时,就呈现出五彩缤纷的画卷。行船期间是见不到它们的。只有在停船作业时,招来各式鱼类在船边游戈上下翻腾,互相追逐,在阳光照射下,可以看10米以下层深内所有鱼群。如果突然鱼群迅速四处离开,那肯定是海洋中的“恶魔”“霸主”鲨鱼登场了。
鱼群露头 日出、日没前后或气压变化较大时,海水表面十分平静,洋面上出现一片与海水颜色不同的水体时,那肯定是鱼群浮到水面,船员称之鱼儿“露头”。小则几百平方米洋面上黑压压一片,所有鱼儿集中水面,向一个方向慢慢移动,从远处看过去就像锅中煮饺子似的,开锅后上下沸腾,其场面壮观极了。
看飞鱼,拾飞鱼 热带海洋中确实有会飞的鱼,飞鱼体型细长—呈流线型,体长只有20-30厘米,体重200-300克。它前两个翅特别发达,收起来差不多同身体一样长,张开时像小飞机一样,出水速度极快,可以飞离水面1-2米高,飞行距离可达40-50米,入水后可以再次飞起,看上去像是在跳跃飞行。它飞行速度比船快多了。当白天风浪较小时,船头水面比较平静时,如果此时遇上飞鱼群,它们好像要同船比赛,看谁跑得快,所有飞鱼相继冲出水面,飞向前方,我们船落在它们后面。可是在夜间,也许是辨不清方向或是速度没有船快,早上在甲板上,特别是船头甲板上留下夜间飞上船的飞鱼,有时多达几十条。船员捡它们作为钓鱼时的饵料用。
海洋风光,无限美好 平静海洋如诗如画,每当晴空万里,无风时海面真正像一面巨大的镜子,平静得能照人,一望无际水天相连,分不清哪是水哪是天,偶而有海鸥飞翔,那种如诗如画场景加上海上银光四射,真叫心情舒畅极了,不在海洋上航行是永远想象不到的。
海洋上观日出日没,是千载难逢的极佳机会。每当晴天,天边无云遮挡时,太阳升起的东方,像变魔术一样变换着色彩。先是比周围光亮,接着颜色开始变化,由微红到橘黄再到粉红,深红,说明太阳已接近海面,迅速出现霞光万丈射向天空与海面,此时一丝红日跃出水面,由小变大,洋面上金光灿灿,波纹从天边一直到你眼前,形成光芒刺眼的光柱。当太阳慢慢上升时,这种金色光柱由长变短,洋面上出现一片火红,这种日出美景,真叫人看得眼花缭乱。日没情景也是一样的,只是同日出情况相反。
观看积雨云生成、发展到消失,也是难得的机会。海洋上积雨云生成发展到消失是在瞬间的事。当在岛屿上空有积雨云生成时,发展极快,受热对流的影响,它们上下翻腾,由小变大,像开水锅上蒸气一样不断上升、加强,有的像菜花,有的像蘑菇,变化极快,到达一定条件时,形成大暴雨,降落之后,积雨云开始变为中高云系,慢慢消失,作为气象工作者,有机会目睹积雨云降雨全过程,确实是难得的机会。变幻莫测的海洋天气往往是瞬间之事。有时眼看四周晴朗,只有头顶上一块乌云(积雨云)就会降下“倾缸”大雨。往往一天之中遇上几次大雨是经常之事。
*徐兆生(1935——),1958年至退休在所。研究员。