导语：用海豹采集数据构建计算机模型以预测海平面上升
关键词：海豹，预测，计算机模型
当我们的旋转工作台开始旋转时，好奇的路人会把脸凑近我们位于下曼哈顿的实验室的窗户。
作者在纽约大学纽约环境流体动力学实验室的街面那层。（图片来源：Denise Holland）
“你在干嘛？”有人做手势问。
我指了指介绍我们研究的视频墙。在纽约大学的地球物理流体实验室，我们研究地球流体的基本原理。在野外，即格陵兰岛和南极，我们采集用于构建更加精确的计算机模型所需的数据。
我主要研究的是全球海平面的变化。如果格陵兰岛和南极的主要冰盖消失，对于社会的影响是巨大的—它们可使海平面上升达70米。即使保守估计，它们也可以部分淹没一些如佛罗里达、纽约或阿布扎比这样的沿海城市。实际上，我们已经在纽约大学阿布扎比分校建立了全球海平面研究中心。我们所有的努力都是为了更好地了解冰盖和海洋之间相互作用的机制。为了解开谜团，我们需要到有冰的地方采集数据。
Holland在伊卢利萨特湾（Ilulissat Fjord）自动天气站，格陵兰岛。（图片来源：Denise Holland, NYU, CC BY）
因此，那就是我们的工作。我们从纽约大学实验室出发途经几千英里到达南北极，这样我们就能看到格陵兰岛和南极的冰川和海洋的现状。我们搭乘美国空军国民警卫队配备滑雪装备的大力神飞机（双水獭机和直升机）飞跃漫长的路途。一旦我们到达，我们将从尽可能接近裂冰前沿的地方测量包括温度和盐度在内的海水属性。那里位于冰盖的边缘，有很多裂缝，也有很多冰山从冰川脱离。显然，在这种地方做科学研究非常危险，因而我们必须用新的方式采集数据。
在格陵兰岛附近的海上粘有仪器的众多海豹中的一个。（图片来源：A Asvid-Rosing）
其中一个方法是在频繁出没于格陵兰岛峡湾的当地海豹的背上粘一个小仪器。我们和格陵兰岛自然资源研究所的同事一起粘仪器，几分钟后将这些海豹释放。这些仪器重量不超过一磅，用无毒胶水粘在海豹皮上，因此其对海豹的日常生活没有不良影响。
这些海豹可以测量比常规方法更多的数据。这些常规的方法包括船基CTD（conductivity temperature and depth，导电性、温度和深度）或者直升机基CTD探测。此外，它们可以游到或潜到我们有时去不了的地方，并将我们用其它方法无法取得的数据发送回来。每次海豹浮到水面，该装置就会给我们位于纽约大学的天气站拨打卫星电话，然后下载CTD数据。我们通常每个季节给6只海豹粘上这种装置。这些装置会在一年后海豹换毛或脱皮的时候自行脱落。
Holland和一台海洋滑翔器，它可以在穿过海水柱时提供导电性、温度和深度数据。（图片来源：Denise Holland, NYU, CC BY）
我们已经采用其它仪器帮助监测格陵兰岛和南极周围的海洋，包括使用海底的锚和海洋滑翔器。这些装置可以全年记录海底和穿过水柱的海水的特性。但由于我们研究的区域中有大量冰山，很难使用和回收这些装置。
海底的锚顶部的红色旗子可以帮助Holland定位汹涌海冰中的装备。（图片来源：Denise Holland, NYU, CC BY）
我们也用安装在陆地上的地震排列和雷达监测冰川前沿。这些装置收集的信息告诉我们冰川破裂的位置以及裂冰的速度。有了自动天气站和摄像头，我们就可以在纽约大学的实验室用计算机监测南极和格陵兰岛峡湾。多年来，陆地数据和海洋数据互为补充，我们开始发现一些优质的数据之间有一些联系。
A从南极的派恩艾兰冰川（Pine Island Glacier）远程发送的春天太阳的最后一瞥，6个月后太阳才会再次升起。（图片来源：David Holland, CC BY）
但是所有这些数据收集只是工作的一部分。当我们返回，我们首先要做的是看看能否从我们收集的数据中发现一些趋势。比方说，海水是在变暖还是变冷？实际上，我们从二十世纪九十年代晚期的西格陵兰岛获得的数据中检测到变暖，这有助于解释那时的冰川的撤退和运动的加速。
下一步，我们使用这些数据帮助建立一个冰川和海洋相互作用的计算机模型。当模型模拟与现实观测很相似时，我们就可以确信计算机模型在模拟现实时相当准确。最终这使得我们可以预测全球海平面上升。
这个夏天，正当我们即将完成我们为时一周的格陵兰野外考察时，我们发现一个大裂冰，冰川前部的整个区域都解冻了。这很少发生，我们从前在那里时从未遇到过。现在我们正尝试和当地的镇民一起在这些短期解冻的区域进行测量。以前从未有人在那么接近裂冰前沿的地方测量过。
作者在野外。（图片来源：Denise Holland, CC BY）
这些地方很美，有时候不得不停下来提醒自己研究它们以及理解正在发生的过程是多么重要。假如海平面变化的话，希望我们的工作可以使我们在那时能更好地适应这一变化并保持镇定。
作者简介：
David Holland是纽约大学大气海洋科学中心数学教授。
Denise Holland是纽约大学野外与后勤协调员。
（翻译：张文泰；审校：傅斓）
原文链接[科学博客SciLogs]：
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