中國第九次北極科考冰上作業(yè)結(jié)束
“中國造”無人冰站首次在北極“上崗”
科考隊員正在布放無人冰站 攝影/本報記者 李巖
隨著最后一個短期冰站作業(yè)結(jié)束，8月25日，自然資源部組織的中國第九次北極科考(以下簡稱“九北”)冰上作業(yè)宣告順利完成，這也意味著雪龍船將正式調(diào)轉(zhuǎn)船頭開始南行駛離冰區(qū)?？瓶缄狀I(lǐng)隊朱建鋼稱：“‘九北’到達的最北端位于北緯84°48′，此行冰上作業(yè)基本完成了預(yù)先計劃的任務(wù)目標(biāo)。”
從8月11日第一個短期冰站算起，歷時15天、跨越5個緯度，“九北”共開展9個短期冰站和一個長期冰站作業(yè)。科考隊首席科學(xué)家魏澤勛告訴北京青年報記者，雖然在完成冰站作業(yè)后將開始返航，可是回程中還有很多其他調(diào)查工作，任務(wù)繁重。另外，冰上作業(yè)這15天里，常規(guī)斷面調(diào)查同時也是交錯進行的，“在溫度低、紫外線強、風(fēng)大這樣的惡劣條件下，隊員們在極地冰區(qū)完成了海冰物理、冰面氣象、水文、光學(xué)、生物、化學(xué)等學(xué)科的多個作業(yè)項目。”
“和以往的北極科考相比，‘九北’冰上作業(yè)涉及的學(xué)科和種類沒有太大差別。”但科考隊首席科學(xué)家助理雷瑞波總結(jié)稱，這次冰上作業(yè)的一個顯著特點是加強了無人值守觀測系統(tǒng)的布放，包括3套自動氣象站、2套無人冰站、3個海洋剖面浮標(biāo)、24個海冰物質(zhì)平衡浮標(biāo)、15套海冰漂移浮標(biāo)等。“此次布放的無人觀測系統(tǒng)的數(shù)量創(chuàng)下歷次北極科考之最，并且其中大部分(約占80%)均為我國自主研發(fā)或集成。”雷瑞波說，這些將為研究北極地區(qū)氣、海、冰的相互作用過程及其對北極生態(tài)系統(tǒng)和海洋環(huán)境的影響提供有力支撐。
值得一提的是，在大量自主研發(fā)的系統(tǒng)中，首次成功布放的無人冰站觀測系統(tǒng)是當(dāng)之無愧的明星產(chǎn)品。雷瑞波稱，該系統(tǒng)由4個子系統(tǒng)組成，通過對大氣、海冰、海水三個層面的連續(xù)觀測，可獲取完整的海冰生長消融過程中氣-海-冰相互作用的數(shù)據(jù)，“這對研究三者相互作用的機理至關(guān)重要，獲得的數(shù)據(jù)還可用來優(yōu)化海冰模式的參數(shù)化方案等。”
釋疑
自研無人冰站將解決什么難題？
22日，無人冰站觀測系統(tǒng)(無人冰站)布放完成?？瓶缄犑紫茖W(xué)家助理雷瑞波告訴北青報記者，這是“九北”行程中布放的第二套無人冰站，“目前兩套系統(tǒng)均運行正常，這意味著我國自主研發(fā)的無人冰站在北極首次布放成功。”
四套子系統(tǒng)組成“無人冰站”
“無人冰站”是指無人值守、可長期在冰上運行的觀測系統(tǒng)，其采集的數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星自動傳回國內(nèi)。
北青報記者了解到，這套觀測系統(tǒng)依托國家重點研發(fā)計劃，由自然資源部下屬的中國極地研究中心牽頭，自然資源部第一海洋研究所、中國氣象科學(xué)研究院、中國海洋大學(xué)等單位共同參與研發(fā)。
這套系統(tǒng)分別由大氣邊界層觀測子系統(tǒng)(氣象塔)、海冰觀測子系統(tǒng)(主浮標(biāo))、上層海洋固定層位觀測子系統(tǒng)(副浮標(biāo))和拖曳式海洋剖面觀測子系統(tǒng)四個子系統(tǒng)組成，計劃使用一年以上。
無人冰站安裝完成后，冰面上除了高達5米的氣象塔格外顯眼，其余幾個冰上浮標(biāo)則十分“低調(diào)”。這些浮標(biāo)連接著很多纜線和探測儀，布放成功后便被“埋藏”在冰面之下。
雷瑞波解釋稱，氣象塔觀測的是大氣和海冰之間的界面通量；主浮標(biāo)所觀測的是積雪和海冰的一些參數(shù)，以了解它們的生長、消融過程；上層海洋固定層位觀測子系統(tǒng)主要是觀測冰下固定30米水深的海水溫度、鹽度等；拖曳式海洋剖面觀測儀通過纜線收放可在水中上下運動，每天獲取兩個剖面的海水溫度、鹽度等數(shù)據(jù)，其最大下潛深度為120米。
為什么要單獨設(shè)計固定層位的副浮標(biāo)？雷瑞波說，副浮標(biāo)不需要運動，其采樣頻率便可以設(shè)計得高一些，比如一個小時一次，“因為續(xù)航電量的限制，以同樣的標(biāo)準(zhǔn)去要求運動式觀測儀器顯然不現(xiàn)實，其被設(shè)計為一天運動兩次，采樣頻率要低很多。”
