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人类历史上首次拖拽冰山:1亿吨+10000公里

来源:开心诚品       发布时间 : 2019-09-21 22:21:07 发表评论

 

 

拖拽冰山示意图

 

01

 

拖拽冰山不是什么异想天开的事。

 

2016年俄罗斯石油公司Rosneft在一项名为“ Kara-leto-2016”的极地远航行动中,展示了其可以通过外力作用成功改变大型冰山移动轨迹的技术。

 

这是人类历史上首次拖拽冰山。

 

试验动用了一艘名为“德拉尼岑船长号”的破冰船和一艘极地科考船,试验场地选在了喀拉海(北冰洋边海)。两艘船借助特殊钢索拖拽冰山,一共进行了18次试验,成功让一些冰山在原有漂流路径上扭转了90°~180°,还顺利同时拖拽了两块冰山。

 

试验中拖动的大部分冰山重10~50万吨,其中最大一块冰山重量超过100万吨。拖行最长距离达80公里

 

北极大陆架上有不少海上石油设施及钻井平台,漂浮的冰山有很大机会撞击它们,造成严重的破坏和环境大灾难,人工拖拽冰山是一个有效的防御措施,这也是该试验的设计初衷。

 

自从俄罗斯人成功证明人工拖拽冰山在技术上的可行性之后,近两三年,在加拿大陆续出现了一些专门从事拖拽冰山的公司,目的基本也是为了保护石油开采离岸平台。

 

而在南非和阿拉伯联合酋长国(下简称阿联酋),也有人提出了颇为大胆的拖拽冰山方案,当然,这都是针对南极冰山的。

 

 

“德拉尼岑船长号”破冰船拖拽冰山试验

 

 

02

 

冰山在本质上就是一块块淡水大浮冰。

 

在北冰洋,冰山产生的速率为每年2800亿立方米,在南极则高达每年18000亿立方米,可以说是取之不尽。一座小冰山的重量约为10~20万吨(长宽高约50米)。如果按照平均每人每天100升的用水量,一座小冰山至少可满足100万人一天的用水需求。

 

大一些的冰山则可重达上千万吨(长宽高约200多米),足以解决20万人一年的用水问题。

 

对于水资源极度短缺的非洲和中东地区,冰山在某种程度上而言,可谓是直接缓解水危机的“救命水”。

 

南极每年有10万多座冰山融化到海洋中,与其眼巴巴地让淡水被浪费在海洋中,还不如想方设法让它们成为重要的供水源。在拖拽冰山的可行性被证实后,“觊觎”冰山多年的当地人们要把梦想付诸于行动了。

 

南极冰山

 

 

南非近年来干旱十分严重,开普敦市曾停止供应所有居民家里水龙头的自来水,迫使居民在公共水管上排队取水。

 

包括著名打捞船长斯隆在内的一批工程师建议,将油轮驶往南极洲,用“巨型皮带”套住一座巨大的冰山,缓慢向北拖曳到南非的圣赫勒那湾。开普敦大学气候科学家约翰斯顿称:

 

“尽管市政府官员目前没有考虑这项计划,但确实值得一试。一座约1亿吨大小的冰山,理想情况下可以在开普敦1000英里(1610公里)内找到。”

 

无独有偶,在年均降雨量不到100毫米,世界上十大最缺水国家之一的阿联酋,当地一家公司也斥资5000万美元推出了“阿联酋冰山项目”,计划将名为“利维坦”的冰山从南极洲的希尔德岛拖拽至七个酋长国之一的富查伊拉海岸线,全程12000公里

 

该冰山的淡水量有200亿加仑(760亿升),可以满足100万人5年的用水需求。

 

根据模拟器预测,整个计划耗时一年。该公司董事阿尔谢希说:

 

“当成功完成拖拽后,我们将协助提供淡水,使阿联酋成为向世界出口水的中心。”

 

该公司计划在2019年底进行一次短途的试运行,将一座冰山拖拽到澳大利亚或南非南部海岸。咱们拭目以待。

 

 

“阿联酋冰山项目”示意图

 

 

03

 

冰的密度大约是水的9/10,根据浮力定律(阿基米德定律)可知,冰山的排水体积为自身体积的90%,所以冰山只有10%是露在水面上的,这也是“冰山一角”的由来。

 

科罗拉多大学博尔德分校国家冰雪数据中心首席科学家斯坎博斯教授表示:

 

“规模真的令人望而生畏,巨大的冰山使船显得矮小,要拖着它走需要极强大的动力。”

 

南非斯隆团队理想中的冰山目标长约1公里,宽500米,高250米,顶部比较平坦,重量约为1亿吨。

 

斯隆表示可以采用无人机和射线相机来确定具体拖曳的目标,然后使用一艘超级油轮和两艘拖船,利用盛行的洋流,把冰山拖拽到目的地。团队做过一项模拟,一艘拖船可以把重达700万吨的冰山从格陵兰拖到非洲的西北海岸,耗时近5个月,花费超过一千万美元。

 

“搬运的冰山越大,成本越低,以现有的技术拖动千万吨级别以上的冰山没有任何问题。”

 

斯隆对计划很有信心。

 

冰山的形状是计划成功的另一个重要因素。英国谢菲尔德大学格兰特教授指出:

 

“一个形状不规则的冰山极有可能翻身或崩裂,最好选择一个‘表格形状’的冰山,具有垂直的侧面和顶面,这在南大洋随处可见。”

 

 

理想的“表格形状”冰山

 

 

04

 

冰山融化也是很多人关心的问题。

 

在理论上,把冰山拉到岸边期间,海水不断传递热量给冰山,会导致出现部分融化。然而事实上,大型冰山有几十层楼高,足球场那么长,即使在温暖的海水中,也不容易融化。另外,拖行过程中冰山有约八成的部分都在海面以下,而位于海面之上的白色冰块会反射阳光,转移高温,也会使融化速度放缓。

 

“阿联酋冰山项目”的阿尔谢希表示:

 

“公司正在开发一种独特的技术,可以降低项目成本,确保运输阶段的零冰融化,并以最低的成本为客户提供方便的水转移过程。”

 

斯隆则建议将冰山包裹在一种隔热纺织材料中以阻止其融化,拖拽的目的地是南非的圣赫勒那湾,那里的本格拉寒流将水温保持在摄氏零度左右,这样不会导致太多的冰融化流失。

 

早在2009年,一家名为达索系统的法国软件公司创建了一个冰山拖曳项目的模拟,该项目也是使用“隔热裙”包裹较小的冰山。这些覆盖物可以减少冰山的融化,使冰山在运输过程中保持完整。

 

斯坎博斯教授表示,“表格形状”冰山可能更适合拖拽,但它们同时存在着排水问题。他指出,需要在冰山上安装排水系统,否则,随着冰山被拖到气候更温暖的地方,巨大冰块顶部的积水可能会渗透到冰块中,削弱冰块,导致冰块破裂。

 

2002年,面积达1250平方英里(3237平方公里)的拉尔森- b冰架发生了坍塌,就是这个原因。

 

 

达索系统 “隔热裙”示意图

 

 

05

 

在“战斗民族”的试验里,拖拽的冰山都不算大,最重的也只有100万吨,连接冰山和拖船的特殊钢索虽然异常坚固,但也在试验过程中遭受到一定程度的磨损。

 

现在“盗取淡水计划”里的拖拽对象,重量动辄上亿吨,拖行距离也长达上万公里,除了比拼力气的“船拉山”外,还有没什么其他好办法呢?答案是肯定的。

 

由于从拖运较小的冰山中可能很难获得物有所值的回报,斯坎博斯教授建议可以采用“抛小锚移船”的方法来运输较大的冰山。

 

“抛小锚移船”是18世纪的一个航海概念,利用自然的潮汐力,将锚定的大船改变行驶方向。

 

来自芝加哥大学的冰川学家道格教授和他的同事们也提出相同的构想,工程师们可以用一块底板和重型电缆来锚定一座巨大的冰山。

 

当潮水把冰山推离它的目的地时,锚就会把它固定住。然后,当潮水在大约半天之后向预期的方向移动时,锚就会松开,冰山就会被自然地拉向它的目的地。

 

“这可以移动一个巨大的物体,而不需要像更简单的想法那样,使用一艘大船去拖拽,那得有足够大的动力。用‘抛小锚移船’,冰山不会移动得很快,但它可能会起作用。”

 

道格教授解释说。

 

 

“锚定冰山”

 

 

06

 

冰山到达既定目的地后,怎样获取淡水呢?

 

斯隆的计划是将巨大冰山锚定在南非圣赫勒那湾的一个古老海底河槽中,使用铣床来制造冰浆,再用一个特制的、内衬塑料的格子状钢结构装置来捕获淡水,经采集管收集后泵入管道,将水直接输送到开普敦岸上。

 

根据斯隆的说法,通过这个方法每天可以生产1.5亿升可用水,整体可以维持一年时间的供水。

 

“过滤后的水可以导入这个干枯城市的供水系统,花费的总成本只是海水淡化成本的一半。”

 

阿尔谢希的方案略有不同。巨大冰山被拖到阿联酋富查伊拉海岸线后,工人们会采用简单粗暴的“开矿”方式来获取淡水。

 

首先把冰山切碎,放在巨型容器中。待冰块融化后,储存到工业规模的大型水罐,一部分用于大型商业设施的装瓶,一部分转移到水处理工厂过滤成饮用水。

 

阿尔谢希甚至计划将此打造成一个旅游项目“冰山之旅”

 

“这将会吸引众多游客到阿联酋来参观漂浮在海上的巨型冰雕。”

 

 

“开矿取水”示意图

 

 

拖拽冰山会对海洋生态环境造成危害吗?

 

阿尔谢希声称进行了严谨的环境影响评估,结果显示这一项目对环境的影响很小。相反,海水淡化厂运转需要向海湾注入大量海水,会危及鱼类和海洋生物的生存。

 

阿尔谢希团队认为,这座冰山甚至可能对他们的海湾家园产生积极的环境影响。

 

“冰山预计会造成一种独特的气候现象,将阿拉伯海上空的云层吸引到冰山中心,从而形成一个漩涡,导致降雨,缓解干旱问题。”

 

开普敦大学气候科学家约翰斯顿承认,该项目将涉及大量的碳足迹——主要是拖拽冰山所需的燃料,但他认为“阿联酋冰山项目” 的任何负面影响可能都小于其他提议:

 

“重要的是要考虑所有的选择。我们现在基本上只能靠水来维持生命,我不认为我们能比现在节约更多的水。我们需要一个应急计划。”

 

拖拽冰山计划除了能缓解干旱国家的淡水危机以外,还能为当地提供成千上万的就业岗位。

 

冰山的拖拽和开采,淡水处理工厂的建设和运行、冰山水的销售、甚至作为新兴的旅游项目,都需要大量的人力参与。

 

期待拖拽巨大冰山这项极限工作能够顺利实现,“海洋版愚公移山”酷毙了。

 

 

“海洋版愚公移山”



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