2021–2023年加拿大努纳武特近岸社区驱动的波浪与水位监测

为何北极波浪与日常生活息息相关

加拿大北极的海岸看似遥远，但那里发生的变化预示着世界许多海岸可能面临的情形。随着海冰变薄和退缩，海浪可能增大并深入岸内，影响住房、公路和传统通行路线。本研究描述了一项新的社区主导计划，旨在近距离追踪努纳武特沿海的波浪与水位，提供罕见的现场测量数据，帮助北极社区为气候变化做规划并保护人们居住、出行与狩猎的场所。

变暖北方中的变化海岸

加拿大北极群岛由许多岛屿与狭窄水道组成，构成了努纳武特沿海的大部分，属于因纽特人的故土（Inuit Nunangat）。这些海岸受海冰、冰川、永冻土和强潮汐的塑造。气候预测显示，随着海冰消失，未来几十年北极的波浪将持续增大，这一趋势与因纽特人关于海况更凶险与海冰更不可预测的知识相一致。更大的波浪会加速海岸侵蚀、加剧洪涝，并威胁用于狩猎与捕鱼的通道。然而，尽管风险存在，近岸带——即靠近海岸人们通行和基础设施所在的浅水区——关于波浪与水位的直接测量却极为稀少。

水上社区伙伴关系

为填补这一空白，研究团队与三个努纳武特社区密切合作——Ausuittuq（琼斯湾）、Ikaluktutiak 和 Kugluktuk（均位于加冕湾）。当地的猎人与捕捞者组织帮助挑选对居民最重要的监测点，包括侵蚀热点、低洼海滩与岩石海岸。双方共同在浅水区海床安装了19个小型压力传感器，并在更外侧海域布署了6个浮动波浪浮标，使用当地船只并利用对安全航线与冰况的知识。此方法确保测量反映社区的真实优先事项，并使当地合作伙伴获得经验与能力，以主导未来的沿海研究。

北极波浪如何被测量

仪器记录了水压与水面运动随时间的变化，研究人员据此计算水位和波浪统计量，如波高和周期（波峰之间的时间）。在2021至2023年间，团队累计收集了超过427天的逐小时观测数据，覆盖三个社区共398个不同天次。近岸压力传感器既记录了潮汐的规则涨落，也记录了破浪将水推向海岸所致的额外“增水”。外海的GPS波浪浮标在波浪尚未触及海底前跟踪它们，包括波高、周期与方向。通过对比这些同步记录，研究人员能够观察深水中生成的波浪在接近海岸时如何演变。

在冰与恶劣条件下的工作

在北极获取可靠数据面临诸多挑战。海冰与漂浮冰山可能刮擦海床、损坏仪器或拖走锚定浮标。在某些情况下，浮标被漂动的海冰带走或被表层冰封住。在岩石海岸，传感器必须钻入坚硬岩石或固定在定制支架上以抵御冰害；在沙质海滩，则用螺旋桩加固。现场队伍使用精确的GPS测量来标定传感器位置与当地海滩剖面，并谨慎过滤掉传感器在极低潮时暴露时的读数。团队还将自制的低成本传感器与工厂校准仪器进行了比对，发现二者高度一致，证明经济实惠的工具也能在偏远环境中产生高质量数据。

为未来变化建立基线

这项工作的成果是一个详尽且公开的数据集，描述了三处截然不同的北极海岸的波浪与水位，记录的波高最高约1.7米，峰值周期最高约6秒。所有记录以简单格式并附清晰文档共享，便于因纽特组织、地方规划者、工程师与科学家重用。对社区而言，这些测量提供了理解海岸变化速度、暴风可能如何影响通行路线或基础设施以及哪里最需要防护措施的重要基线。对世界而言，该项目展示了将本地知识与现代仪器相结合如何揭示快速变暖的北极海岸线的精细过程。

引用: Didier, D., Zouaghi, F., Coulombe, S. et al. Community-based nearshore wave and water level monitoring in Nunavut, Arctic Canada 2021–2023. Sci Data 13, 239 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06559-y

关键词: 北极波浪, 努纳武特海岸, 海冰变化, 海岸侵蚀, 社区监测