看不见的洋流：盲人海洋学家追逐海底风暴

当我们穿过贝尔岛海峡，驶离纽芬兰岛的背风处时，大副从舰桥传来指令：系好或收好所有物品。前方天气恶劣。在两层甲板下的主实验室里，艾米·鲍尔将看似抽象画的东西加载到她的超大显示器上，黄色区域上是巨大的红色和橙色斑点，而她的电脑则以机器人的声音大声朗读文本。她的鼻子几乎触到屏幕，在色彩鲜艳的抽象画中寻找线索，这些抽象画实际上是拉布拉多海的超大地形图。

鲍尔是马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的资深科学家，也是 192 号航程第一段的首席科学家。192 号航程的正式名称是“寻找海底隐藏的天气”。她还患有两种先天性疾病：黄斑变性和视网膜色素变性。她是法定盲人。但在她 22 年的海洋学家生涯中，她曾面对过北大西洋的冬季风暴和亚丁湾的索马里海盗。借助计算机和其他仪器，鲍尔可以比我们大多数人更清楚地看到海洋。

如果天气允许，第 192 航程将带我们前往戴维斯海峡以南的格陵兰岛努克。在那里，即北纬 60.6°、西经 52.4°，我们将部署一个“密集仪器系泊设备”，这是一种水下风向标，长约两英里，位于两英里深的水域。然后，如果一切顺利，鲍尔将利用该系泊设备收集有关伊明格环的情报，伊明格环是一种由墨西哥湾流残余伊明格洋流产生的“中尺度涡旋”。中尺度涡旋是水下风暴，海底气旋的盘旋洋流达到每小时一英里左右的“涡旋速度”——换句话说，这个速度不是飓风或大风的速度，而是微风的速度。中尺度涡旋是看不见的，也感觉不到的。您可能正在风力为 0 级（“海面如镜”）的平静海面上航行，而本世纪最大的水下风暴可能正在下方缓慢旋转。伊明格环在海面上凸起一个直径数十英里但仅比周围水面高出六英寸的凸起。

中尺度涡流似乎只有科学家才会关心。毕竟，没有人给它们起名字，也没有人在天气频道上观看它们。它们从未导致过船只沉没或水手溺水。海洋学界以外的人很少听说过它们。尽管如此，它们与洪水和飓风一样，都是气候的因果关系。在缓慢移动的涡流中，中尺度涡流可以输送多达 69 万亿立方英尺的水，以及动植物和漂浮物、海藻和磷虾。如果像伊明格环一样，它们的温度高于旋转的水，那么它们还可以输送大量热量。伊明格环输送多少热量，目前尚不清楚。这取决于有多少伊明格环，它们持续多长时间，它们传播多远以及传播到哪里——这些都是鲍尔希望她的数据能够解答的谜题。然而，有一件事，她和其他海洋学家已经确定：伊明格环对拉布拉多海的天气有着深远而微妙的影响，因而也影响了格陵兰岛乃至全世界的天气。

拉布拉多海不仅是伊明格环的发源地，也是冰山的发源地。根据加拿大冰图，目前有 41 座冰山漂浮在拉布拉多洋流上。两名水手开始站岗，而不是一名，他们用夜视镜扫描地平线。大副通过公共广播系统下令关闭所有舷窗盖；夜视镜在完全黑暗的情况下效果最好。船上明亮的窗户一扇一扇地熄灭了。

在 1950 年出版的《我们周围的海洋》的最后一章中，雷切尔·卡森写道，中世纪愚昧的制图师认为海洋是“可怕的黑暗之海”。几个世纪以来，探险家和科学家们逐渐揭开了黑暗的面纱。卡森写道：“在一些偏僻的地方，古代的黑暗仍然笼罩在水面上。但它正在迅速消散，我们了解了海洋的大部分长度和宽度；只有在思考它的第三维度时，我们才能运用黑暗之海的概念。绘制海面图花了几个世纪的时间；相比之下，我们在描绘海底不可见世界方面取得的进展似乎非常迅速。”卡森并没有以胜利的语气结束她的故事。她还预言道：“即使我们拥有所有用于探测和采样深海的现代仪器，现在也没有人敢说我们能够解开海洋的最后、终极之谜。”这让我们想到了中尺度涡流。

1959 年，英国海洋学家约翰·斯瓦洛驾驶一艘名为“白羊座”的双桅帆船，从百慕大群岛向东北航行至马尾藻海，寻找巨大、深邃且完全假想的北流。他将用废铝焊接而成的中性浮力浮标放入水中。然后，他放下水听器，聆听声音。浮标开始向一个方向游动，然后又向另一个方向游动。它们旋转，划出弧线，蜿蜒前行，然后折回。没有一个像斯瓦洛预料的那样稳定地向北漂移。他的浮标没有绘制出海洋中的河流。相反，它们揭示了水风、水风和水风暴，这一发现从根本上改变了科学家对海洋的看法。

仍有一些海洋学家专注于海洋的第三维度，但越来越多的人（甚至可能是大多数）正在思考海洋的第四维度，也是最黑暗的维度：时间。正如地理学家和制图师绘制地球地图一样，19 世纪的物理海洋学家着手绘制海洋地图，以绘制其洋流并测量其深度。正如斯瓦洛的发现所表明的那样，地理上的类比并不恰当。海洋最像的是天空。事实上，“海洋-大气界面”比看上去更具渗透性。海洋学家告诉我们，地球的气候一直延伸到马里亚纳海沟的深处平流层的外缘。

自从我们六天前离开伍兹霍尔以来，诺尔号的船长肯特·希斯利第一次出现在主实验室。36 岁的希斯利对于指挥一艘船来说还很年轻。他穿着休闲装，破旧的卡其裤和一件旧橄榄球衫，话不多。他说，到晚上 9 点，我们将到达目的地，就在格陵兰大陆架西边，但海况持续恶化。细雨蒙蒙，云层在我们周围低垂。二副在工作台上铺开天气图，我们围了过来。现在的风速是 31.5 节，从北边吹来——从北极吹来。透过舷窗，我们可以听到风的呼啸。到明天早上，风速将达到 40 节：烈风。

三天后，在格陵兰岛首府努克，192 号航程的第一段将结束，第二段将开始。第二段航程的科学小组从西雅图出发，已经在路上与我们汇合。没有时间等待风暴过去了。希斯利的建议是：我们今晚就出发。“你同意吗？”鲍尔问甲板主管威尔·奥斯特罗姆。
奥斯特罗姆的眼角出现了深深的鱼尾纹，指甲缝里积满了黑色的油渍。他的衣服里都是旧牛仔裤和旧法兰绒衬衫，袖子总是卷起来。另一艘科考船的水手长曾画过一幅奥斯特罗姆的漫画，画中他是一个穿着红色连体衣的小恶魔，用干草叉刺水手的后背。奥斯特罗姆说他很喜欢这幅画。

三天前，在克诺尔号的尾部，在墨西哥湾流的温和气候下，用他的话来说，当时的海况“风平浪静”，奥斯特罗姆进行了一次系泊部署速成班。与一支技术娴熟的专家团队合作，即使在波涛汹涌的海面上，他也可以一天内陆续部署 10 个系泊设备。但鲍尔负担不起通常的团队花九天时间在路上、一天时间在工作中部署一个系泊设备的费用。她几乎请不起奥斯特罗姆，因此他不得不从这个异常小的科学团队中强征可用的健全成员。我们只有三个人：凯特·弗雷泽，来自马萨诸塞州沃特敦的帕金斯盲人学校的科学老师，她正在帮助鲍尔开发针对视障青少年的海洋学课程；戴夫·萨瑟兰，28 岁的北卡罗来纳州博士生；还有我，一位来亲自了解海洋实地考察的作家。

“我干这一行 34 年了，”奥斯特罗姆对我们说。“刚开始的时候，我 21 岁，比大多数人年轻 20 岁。我是个小个子。”现在他 55 岁了，还是个小个子，一头白发被风吹乱，留着两种颜色的胡子，脸颊上是白色的，嘴边是黑色的。“教我的人，”他说，“大多数都是军人。他们参加过二战和朝鲜战争。现在我要训练像你们这样的人”——他先看了一眼萨瑟兰，然后看了看我——“这样 (a) 你们就不会杀了我，(b) 你们就不会失去系泊处。”在接下来的一个小时里，他向我们介绍了基本的系船索航海技术，教我们如何系绳和清理引索（引索是一种防止被吊物体疯狂摆动的绳子）；如何打单结和双半结；如何正确地卷起绳索，让绳索以顺时针椭圆形从手指滴落到甲板；如何操作柴电绞盘；如何遵循起重机信号旗语中闪现的命令。

“看，外面的天气很糟糕，”奥斯特罗姆在主实验室里用油腻的指尖敲着天气图说道。“但这是未来三天你将看到的天气。我们越早做这件事越好。这种海况将在接下来的五个小时内持续下去。我的意思是，它不会下降。”在她的电脑前，鲍尔在一个为视障人士提供的网站上发布了一张音频明信片：“距离停泊地点还有两个小时，”她的播客开头说道。“我们正在与天气赛跑。”

自斯瓦洛驾驶白羊座号启航以来的半个世纪里，海洋学家一直使用两种方法中的一种来研究水下风暴。一些人效仿斯瓦洛，出海寻找中尺度涡流，如果足够幸运地找到了，就把一个浮标扔到船外。这被称为拉格朗日方法。其他人则将数据收集系泊设备锚定在已知有涡流传播的水域，等待涡流经过。这被称为欧拉方法。一天午餐时，艾米·鲍尔在伍兹霍尔自助餐厅想到了一种结合这两种方法的新方法。“如果我们从系泊设备中发射一个浮标呢？”她自言自语。碰巧的是，鲍尔的一位同事最近发明了一种装置——水下自主发射平台（SALP），至少在理论上可以做到这一点。

在 192 号航程启航前几天，我参加了一场讲座，鲍尔在讲座上播放了她花了两年时间策划的实验的动画。演讲厅的屏幕上出现了两英里长的系泊设备，一端用一吨重的实心铁圆柱固定在海底，另一端被一个黄色球体（一个水下浮标）拖向水面，但没有完全浮出水面。连接锚和球体的半英寸厚的钢缆上系着八个 Aanderaa 流速计、九个 Seabird SBE 37-SM MicroCAT（用于测量盐度和温度的设备）和一对 SALP，它们是在伍兹霍尔一个像飞机库一样大的机械车间定制的。这两个 SALP 中的每一个都像一把巨大的六发左轮手枪的圆柱体。它们合计有 12 个腔室，将装入 12 个剖面浮标。一旦被发射到海里，这些浮标的头指向天空，可以通过填充或清空液压囊来重新校准自身的浮力，这样它们就可以在不同深度测量水柱的轮廓。

演讲厅的屏幕上出现了一股缓慢的蓝色水龙卷风，一个卡通版的伊明格环。环抓住了黄色球体并将其拖曳，SALP 上的压力计记录了这一扰动。另一个传感器记录了表明伊明格环形成的温度异常，温度比它们旋转的冰冷水高出一到两度。在检测到环后，最上面的 SALP 触发了一根燃烧线，片刻之后，吐出了一个涂成橡皮鸭亮黄色的单个剖面浮标。

卡通浮标顺着漩涡的水流向下飞去。在接下来的几个月里，它会随风暴漂流，每隔几天浮出水面，将研究结果传回地球。如果鲍尔的 12 个浮标全部成功发射，它们将使她能够远程研究 12 个不同的伊明格环长达两年，即使在严酷的拉布拉多冬季，海浪一接触到船舷就会结冰，使船舷结冰。凭借浮标收集的数据，她将能够讲述伊明格环从诞生到消亡的故事。

晚上 10 点，希斯利指示舵手关闭发动机并打开外部照明灯，这让后甲板呈现出一种戏剧性的明亮。在横跨船尾的 A 型起重机下方，舷墙上有一个开口。一个小时前，安全链一直拉在上面。现在链条已经松开，甲板和大海之间空无一物；穿过起重机的入口，踏入摇晃的黑暗中，你就会掉进两英里深的水中。每隔一段时间，海浪就会冲击船尾，在甲板上形成一层光滑的薄片，薄片从排水孔中涌出。这里就是舞台，是动荡的悬崖，夜晚的行动将在这里上演。

雨下得不大，但很痛——一场冰冷刺骨的雨。水手们都穿着钢头橡胶靴、安全帽和橙色绝缘防水连体衣，上面装饰着高能见度的反光带。我也戴着安全帽，穿着从科德角的一家军用剩余物资商店买来的防水裤，还有齐膝的橡胶靴，一件黄色 PVC 雨衣，外面套着另一件用回收塑料瓶制成的雨衣，雨衣里面是一件绝缘外套，雨衣外面套着一件救生衣。我手上戴着手套，安全帽下面戴着一顶羊毛帽。很明显，手套不防水。

鲍尔站在主实验室的背风处，帮助凯特·弗雷泽将数据输入系泊日志——“气球日记”，威尔·奥斯特罗姆称之为，以纪念黄色的气球状水下浮标。现在由奥斯特罗姆负责。甚至连希斯利船长也听从他的指挥。在绞车和船尾之间的集结区，奥斯特罗姆变成了一个愤怒的发电机，穿着红色连体衣在起伏的甲板上飞奔，大声下达命令，向操纵绳索、索具和重型机械的水手发出起重机信号，用这些昂贵的仪器解开系泊绳。“把它绑好！”奥斯特罗姆对正在操纵滑索的戴夫·萨瑟兰喊道。“快点绑住！把它解开！我说把它解开！”他指着我：“你！在绞车上！”我爬到控制面板上，透过钢格栅看着奥斯特罗姆，钢格栅是为了保护我免受断缆的反弹。 “放开！放开！”奥斯特罗姆指着下方大声喊道。我用冰冷的手指把小开关向前推，随着柴油机般的呻吟声，卷筒上的电线开始松开。“停！”奥斯特罗姆挥舞着拳头命令道，但我反应迟钝。“我说停！”

在接下来的几个小时里，我开始欣赏那幅把奥斯特罗姆描绘成身穿连体衣的魔鬼的漫画。尽管如此，他的优雅和专业还是很美的。他是即兴物理的行家，凭肉眼就能判断一个被吊到空中的物体的重量，并预测它的摆动。我们从一个巨大的黄色球体开始，它是水下浮标，它位于右舷栏杆旁的格架上。它的直径为 64 英寸。它的浮力将产生 2,832 磅的向上压力。它上面有一个卫星转发器和一个信标。萨瑟兰爬上格架，打开了它们。信标开始闪烁，每 10 秒一次。水手解开了球体的绑扎。现在，缆绳从绞盘上穿过 A 型框架的滑轮，然后绕过右舷栏杆，水手长用开口销将其固定在球体南极的索环上。萨瑟兰显然比我更擅长这项工作，他接管了绞盘。

我的新任务是防止缆绳与铁轨缠结。当我靠在冰冷的钢轨上，伸出双臂，做出一个恳求的姿势，缆绳松弛地垂在手掌上时，汹涌而过的海浪似乎近在咫尺，触手可及。它们一整天都是灰色的，但近距离观察，在甲板灯光的照耀下，它们变成了蓝绿色，晶莹剔透，闪闪发光。

现在，甲板起重机把黄色球体吊到空中，像巨大的圣诞树装饰品一样悬垂着，然后把它甩到船边，让它落下。水花四溅，水珠从下面喷涌而出。电缆在我手中活了过来，好像我钓到了一条大鱼，我把它拉紧。球体向外漂去，然后向船尾漂去，我也跟着它漂到船尾，让电缆远离栏杆，直到奥斯特罗姆大喊“放手！”，我把电缆放了下来。球体在海浪上飞去，灯塔闪烁着。我感到一种奇怪的兴奋。它的黄色身影在蓝色的海浪映衬下显得格外明亮。它是那里唯一明亮的东西。

夜色以米和分钟为单位慢慢地消逝。我的手开始发麻，球体闪烁的信标也渐渐黯淡，消失在波浪的中间，这是一颗遥远的星星，你必须等待才能瞥见它。然后闪光灯熄灭了。我不可能保持温暖和干燥。冷雨和冷风偷偷地钻进我的衣领和袖口。水模糊了我的视线，疲劳模糊了我的思绪。在离船尾一两英尺的地方，穿着连体衣的人把仪器搬到黑色电缆上——流速计、温度计、装载黄色浮子的 SALP。奥斯特罗姆不时朝我大喊命令——“多诺万，操纵空气牵引机！”“多诺万，上绞盘，让戴夫休息一下！”“当我指向下方时，你把绳子放低，该死的！”这些都是很容易的工作，但是由于我麻木的、睡眠不足的缺乏经验，它们看起来已经够难的了，而且随着夜幕降临变得越来越难。

和我们其他人不同，艾米·鲍尔从不疲倦。她身穿高领毛衣和派克大衣，站在远离危险的地方，开心地从杯子里啜饮热可可，杯子上用打结的橡皮筋做了记号，这样她就能通过触摸识别杯子。她问弗雷泽问题——“第二次 SALP 现在结束了吗？”——而弗雷泽则尽其所能地讲述了鲍尔在茫然无知的眼睛前所发生的一切。我站在她旁边喝着咖啡，鲍尔突然说了一句俏皮话：“看那个，”她说。“天刚亮！”

她说得对。我不知不觉中，天空就从黑色变成了炭灰色。片刻之后，我开始分辨出水的灰色和天空的灰色。凌晨 6 点左右，系泊处的一吨重的锚掉到了海里，我并没有感到结局，只有如释重负的感觉。

出于感激和自豪，我熬夜帮鲍尔把系泊日志中的数据输入她的电脑，大声朗读。正如天气预报所预测的那样，现在风力达到了强风级别。克诺尔号再次开动，摇晃得比以往更剧烈。随着船的摇晃，主实验室的舷窗似乎被海水灌满了，令人惊讶的是，过了很长时间，舷窗才开始排空。即便在里面，我还是忍不住发抖，头开始抽痛。

“我想我需要睡觉了，”我告诉鲍尔，她为留我而道歉。

为了防止我们遭遇意外的漩涡，鲍尔号保留了 12 个浮标中的一个作为备用。在海上的最后一天，我们发现了一个伊明格环，或者说鲍尔电脑上的卫星地图是这么声称的。这个发现并不令人意外。海水已经平静下来。然而，如果卫星数据可信的话，我们的脚下却掀起了一场风暴。我们人类是视觉动物，然而要理解那些看不见却能观察到的现象——中尺度漩涡、以十亿分之一为单位测量的二氧化碳浓度上升、以毫米为单位测量的海平面上升、手机和卫星通信所用的波、电子、暗物质、夸克——我们必须学会像艾米·鲍尔一样，借助易出错的仪器和不完善的知识，从侧面观察世界。

在我们航行的最后一天，在克诺尔号的尾部，我徒劳地试图寻找下方风暴的踪迹，我不禁对几个世纪前的博物学家感到有点羡慕，那些科学偷窥者用显微镜和望远镜，到处都有发现，他们从水滴中感知生态系统，从星际光线的微弱光线中感知宇宙学。

鲍尔的 12 个黄色浮标只是全球舰队的一小部分。海洋学家已经在海洋中布设了 3,000 多个这样的水下传感器。然而，剖面浮标无法下降到 6,500 英尺以外的三维空间。它们也无法上升到北极的某些纬度，因为那里的海冰使它们无法通过卫星进行通信。它们收集的数据无法驱散深海的黑暗。

我们后来发现的伊明格环原来是虚惊一场。伍兹霍尔有人给鲍尔寄了一张过时的地图。当我们把她的浮标扔下海时，水下风暴已经过去了。这种失败是可以预料到的，尤其是在海上。回到伍兹霍尔，鲍尔在办公室门上贴了一张纸条，上面写着这样一句话：“理论就是你知道一切，但什么都行不通。实验就是一切有效，但你什么都不知道。大多数时候什么都行不通，而且没人知道为什么。”尽管如此，鲍尔系泊的浮标中除了一个以外最终都下水了。慢慢地，凭借巨大的努力和巨大的代价，他们收集的信息将帮助我们至少瞥见海洋的第四个也是最黑暗的维度——也就是未来的世界。