东京大学研究生院新领域创成科学研究科的野濑毅彦特任助教、早稻田卓尔教授、小平翼讲师以及日本国立极地研究所的牛尾收辉教授等人组成的研究团队发表研究成果称，自2022年2月4日第63次南极区域考察队设置波浪观测浮标以来，在长达约一年的观测中，成功测量到了在南极冬季形成的广阔海冰中传播1000公里的波浪。通过330天的连续波浪观测，研究团队确认到了发生自南大洋并传播过来的波高为数厘米的涌浪。这一发现表明通过长期观测可以测量微弱的涌浪，有助于阐明固定冰崩塌的机制。相关研究结果已于2023年12月1日发表在期刊《Coastal Engineering Journal》上。
上图为设置波浪浮标前2022年2月1日的海冰密集度及波浪浮标漂流轨迹图，下图为2022年8月1日南极冬季状态（供图：东京大学）
1980年3月，昭和基地以北海岸发生的固定冰崩塌导致了飞机沉水事故。据推测，该事故是由传播距离超过100公里最终抵达吕佐夫-霍尔姆湾固定冰区的涌浪引起的，之后还观测到了固定冰的间歇性崩塌。
固定冰是指附着在海岸上的海冰。吕佐夫-霍尔姆湾的整个湾区都被固定冰覆盖。在远离大陆沿岸固定冰区的海域，是受风和洋流影响下漂流的广阔的浮冰区。
为了测量海冰区中的波浪传播，研究团队委托第63次南极区域考察队在冰上设置了由东京大学、挪威气象研究所和澳大利亚墨尔本大学合作自制的波浪浮标。这种波浪浮标的微控制器耗电较少，却拥有足够进行分析的计算能力，还整合了能够在零下40℃低温下运行的工业用惯性测量装置IMU（可测量物体的三轴加速度和角速度），从而实现了在极地冬季的严酷环境下进行的长期观测。
波浪浮标自2022年2月4日安装在冰面上以来，持续传输数据至2023年1月3日，历时330天，在南极海冰区漂流了长达5000公里，获取了4000多个波浪频谱和10000多个GNSS位置数据。
此次测量到的涌浪在流入近海浮冰区之前，推测波高在4米左右，并不是特别大。涌浪在衰减的同时传播了1250公里抵达波浪浮标地点，测量地点的最大波高约为8厘米。此次的测量证实，即便是微弱的涌浪，浮标也能在长期连续测量中高灵敏度地捕捉数据。
此外，研究人员还估算了波浪长距离传播时能在多远距离内保持破坏海冰盘的能力。结果表明，在约400公里左右的范围内，即使发生衰减，波浪仍具备破坏海冰盘的能力。这也印证了1980年昭和基地周边发生的海冰崩塌的主要原因是涌浪。
未来，长距离传播的涌浪和固定冰崩塌等大陆沿岸海冰区的变化机制有望通过结合冰厚和海冰强度等数据和使用自制波浪浮标进行的进一步观测得到说明。
野濑特任助教表示：“利用市售产品制作的传感器在零下40℃的极寒地区成功进行了近一年的测量，这是极区波浪观测的重大突破。在广袤无垠的南极冬季海冰区中传播的涌浪不仅令人惊讶，也非常有趣。我们希望目前正在开发之中的波浪浮标能在未来的南极观测活动中发挥积极作用。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Coastal Engineering Journal
论文：Observation of wave propagation over 1,000 km into Antarctica winter pack ice
DOI：10.1080/21664250.2023.2283243
