東京大學研究生院新領域創成科學研究科的野瀨毅彥特任助教、早稻田卓爾教授、小平翼講師以及日本國立極地研究所的牛尾收輝教授等人組成的研究團隊發表研究成果稱，自2022年2月4日第63次南極區域考察隊設置波浪觀測浮標以來，在長達約一年的觀測中，成功測量到了在南極冬季形成的廣闊浮冰中傳播1000公里的波浪。透過330天的連續波浪觀測，研究團隊應答到了發生自南大洋並傳播過來的波高爲數釐米的湧浪。這一發現表明透過長期觀測可以測量微弱的湧浪，有助於闡明固定冰崩塌的機制。相關研究結果已於2023年12月1日發表在期刊《Coastal Engineering Journal》上。
上圖爲設置波浪浮標前2022年2月1日的海冰密集度及波浪浮標漂流軌跡圖，下圖爲2022年8月1日南極冬季狀態（供圖：東京大學）
1980年3月，昭和基地以北海岸發生的固定冰崩塌導致了飛機沉水事故。據推測，該事故是由傳播距離超過100公里最終抵達呂佐夫-霍爾姆灣固定冰區的湧浪引起的，之後還觀測到了固定冰的間歇性崩塌。
固定冰是指附着在濱海帶上的浮冰。呂佐夫-霍爾姆灣的整個灣區都被固定冰覆蓋。在遠離大陸沿岸固定冰區的海域，是受風和洋流影響下漂流的廣闊的浮冰區。
爲了測量浮冰區中的波浪傳播，研究團隊委託第63次南極區域考察隊在冰上設置了由東京大學、挪威氣象研究所和澳大利亞墨爾本大學合作自制的波浪浮標。這種波浪浮標的微控制器耗電較少，卻擁有足夠進行分析的計算能力，還整合了能夠在零下40℃低溫下運行的工業用慣性量測元件IMU（可測量物體的三軸加速度和角速度），從而實施了在極地冬季的嚴酷環境下進行的長期觀測。
波浪浮標自2022年2月4日安裝在冰面上以來，持續傳輸資料至2023年1月3日，歷時330天，在南極浮冰區漂流了長達5000公里，獲取了4000多個波浪頻率圖譜和10000多個GNSS位置資料。
此次測量到的湧浪在流入近海浮冰區之前，推測波高在4米左右，並不是特別大。湧浪在衰減的同時傳播了1250公里抵達波浪浮標地點，測量地點的最大波高約爲8釐米。此次的測量證實，即便是微弱的湧浪，浮標也能在長期連續測量中高靈敏度地捕捉資料。
此外，研究人員還估算了波浪長距離傳播時能在多遠距離内保持破壞浮冰盤的能力。結果表明，在約400公里左右的範圍内，即使發生衰減，波浪仍具備破壞浮冰盤的能力。這也印證了1980年昭和基地周邊發生的浮冰崩塌的主要原因是湧浪。
未來，長距離傳播的湧浪和固定冰崩塌等大陸沿岸浮冰區的變化機制有望透過結合冰層厚度和浮冰強度等資料和使用自制波浪浮標進行的進一步觀測得到說明。
野瀨特任助教表示：「利用市售產品製作的感測器在零下40℃的極寒地區成功進行了近一年的測量，這是極區波浪觀測的重大突破。在廣袤無垠的南極冬季浮冰區中傳播的湧浪不僅令人驚訝，也非常有趣。我們希望目前正在開發之中的波浪浮標能在未來的南極觀測活動中發揮積極作用。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Coastal Engineering Journal
論文：Observation of wave propagation over 1,000 km into Antarctica winter pack ice
DOI：10.1080/21664250.2023.2283243
