載譽(yù)歸來(lái) 取得多項(xiàng)北極考察之最

實(shí)現(xiàn)多個(gè)“首次”與“之最”

提到此次科考的亮點(diǎn)，科考隊(duì)首席科學(xué)家魏澤勛說(shuō)，第九次北極科學(xué)考察實(shí)現(xiàn)了我國(guó)北極科考中的多個(gè)“首次”和多個(gè)“之最”。其中，首次實(shí)施業(yè)務(wù)化監(jiān)測(cè)和科研項(xiàng)目考察相結(jié)合的調(diào)查，保障了13項(xiàng)業(yè)務(wù)化項(xiàng)目、9項(xiàng)國(guó)家科研計(jì)劃支持項(xiàng)目和3項(xiàng)國(guó)際合作等科學(xué)考察任務(wù)；首次成功布放我國(guó)自主研發(fā)的“無(wú)人冰站”、水下滑翔機(jī)、爬升式海洋剖面浮標(biāo)等無(wú)人值守觀測(cè)設(shè)備，使我國(guó)的北冰洋考察從夏季延續(xù)到了冬季，提升了我國(guó)對(duì)北極環(huán)境的觀、監(jiān)測(cè)能力；首次在極區(qū)開(kāi)展巖石拖網(wǎng)作業(yè)，所獲得的樣品還將與地球物理觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合，為研究楚科奇邊緣地的演化過(guò)程和評(píng)估極地多金屬結(jié)核結(jié)殼的資源潛力提供了翔實(shí)的基礎(chǔ)資料。

另外，第九次北極科學(xué)考察航程中實(shí)施了88個(gè)海洋綜合站位和10個(gè)冰站的考察，冰站數(shù)量、冰基浮標(biāo)以及錨碇觀測(cè)平臺(tái)的布放量均為我國(guó)歷次北極科考之最。

除此之外，魏澤勛特別提到此次科考的國(guó)際合作，“此次科考我們實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際北極漂流冰站計(jì)劃等國(guó)際大型北極考察和研究計(jì)劃的配合，其間，大氣探空等觀測(cè)數(shù)據(jù)將與國(guó)際計(jì)劃實(shí)現(xiàn)融合和共享。”

“中國(guó)造”無(wú)人冰站首次“上崗”

“和以往的北極科考相比，第九次北極科學(xué)考察冰上作業(yè)涉及的學(xué)科和種類(lèi)沒(méi)有太大差別?！钡瓶缄?duì)首席科學(xué)家助理雷瑞波總結(jié)稱(chēng)，這次冰上作業(yè)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是加強(qiáng)了無(wú)人值守觀測(cè)系統(tǒng)的布放，包括3套自動(dòng)氣象站、2套無(wú)人冰站、3個(gè)海洋剖面浮標(biāo)、24個(gè)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(wú)人觀測(cè)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(guó)自主研發(fā)或集成。”雷瑞波說(shuō)，這些將為研究北極地區(qū)氣、海、冰的相互作用過(guò)程及其對(duì)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(wú)人冰站觀測(cè)系統(tǒng)是當(dāng)之無(wú)愧的明星產(chǎn)品。雷瑞波稱(chēng)，該系統(tǒng)由4個(gè)子系統(tǒng)組成，通過(guò)對(duì)大氣、海冰、海水三個(gè)層面的連續(xù)觀測(cè)，可獲取完整的海冰生長(zhǎng)消融過(guò)程中氣—?！嗷プ饔玫臄?shù)據(jù)。

“實(shí)際上，針對(duì)氣—?！齻€(gè)層面的綜合觀測(cè)正是這套系統(tǒng)最核心的創(chuàng)新之處?！崩兹鸩ㄕf(shuō)，這是我國(guó)首次在北極成功布放該系統(tǒng)，從全球來(lái)看也是類(lèi)似系統(tǒng)的首次布放。

2018年夏季，全球多地包括北極圈的部分地區(qū)都出現(xiàn)了高溫現(xiàn)象，再次引起了人們對(duì)北極環(huán)境和氣候變化的高度關(guān)注。我國(guó)歷次北極科考都選在夏天進(jìn)行，冬季觀測(cè)數(shù)據(jù)很難獲取，這相當(dāng)于對(duì)海冰生消過(guò)程的觀測(cè)缺失了一環(huán)。

“以往布放的一些進(jìn)口浮標(biāo)也可以工作到冬天，因此冬天的數(shù)據(jù)我們并非一點(diǎn)都沒(méi)有，但觀測(cè)的參數(shù)比較單一，獲取數(shù)據(jù)的豐富程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。通過(guò)自主研發(fā)的這套系統(tǒng)，大氣、海冰、上層海洋三個(gè)層面中各個(gè)通量的參數(shù)基本都囊括其中?！崩兹鸩ń忉?zhuān)@套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷就是為了獲取全面、連續(xù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，以彌補(bǔ)以前缺失的一環(huán)。

“如果沒(méi)有浮冰斷裂、北極熊破壞等不可抗拒因素，布放的兩套系統(tǒng)預(yù)期可以運(yùn)行1年以上，那么就可以成功獲取一整個(gè)周期的數(shù)據(jù)。”雷瑞波說(shuō)，雖然一兩個(gè)布放站點(diǎn)的數(shù)據(jù)難以被直接用來(lái)做數(shù)值模式預(yù)測(cè)，但已經(jīng)足夠去展現(xiàn)一整年中大氣、海洋、陽(yáng)光對(duì)于海冰的影響機(jī)理。

無(wú)人冰站項(xiàng)目啟動(dòng)于2016年年中，隨后陸續(xù)完成了總體方案設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室集成調(diào)試和野外現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等環(huán)節(jié)。此次在北極布放的試驗(yàn)樣機(jī)計(jì)劃應(yīng)用1年以上。從1999年中國(guó)首次開(kāi)展北極科考，到2003年首次在北極布放觀測(cè)浮標(biāo)，再到此次成功布放首套無(wú)人冰站，一步步走來(lái)，體現(xiàn)了中國(guó)北極科學(xué)考察能力的不斷提升。

自主研發(fā)的水下滑翔機(jī)首次應(yīng)用

白令海是連接太平洋和北冰洋的海上通道，其環(huán)境變化可直接影響北冰洋入流水的性質(zhì)，進(jìn)而影響北極海洋環(huán)境。因此，白令海一直是中國(guó)北極科學(xué)考察的重點(diǎn)調(diào)查區(qū)域。本次考察中，科考隊(duì)首次在白令海成功應(yīng)用了我國(guó)自主研發(fā)的水下滑翔機(jī)進(jìn)行考察。

水下滑翔機(jī)是一種新型的水下機(jī)器人，具有能源消耗小、續(xù)航力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。尤其在環(huán)境惡劣的極地，滑翔機(jī)的應(yīng)用可有效提高極地環(huán)境空間和時(shí)間測(cè)量密度。此次布放的水下滑翔機(jī)為中國(guó)自主研發(fā)，主要用于觀測(cè)調(diào)查海域的水文環(huán)境，可獲取從表層到千米深度的溫鹽剖面數(shù)據(jù)。水下滑翔機(jī)可以沿設(shè)定軌跡進(jìn)行觀測(cè)，運(yùn)行軌跡類(lèi)似“V”字，可下沉到海面以下1 000米后再上升至海面，并將相關(guān)觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸回國(guó)內(nèi)，之后重復(fù)該過(guò)程，約4～5個(gè)小時(shí)可以完成一個(gè)“V”字剖面考察。

據(jù)研究人員介紹：“該滑翔機(jī)是在本航次開(kāi)始北上途中布放，成功進(jìn)行了45天的觀測(cè)，航行500海里，獲取229個(gè)海洋溫鹽剖面，成功實(shí)現(xiàn)白令海海盆和陸坡區(qū)連續(xù)、高密度觀測(cè)。與以前的考察相比，水下滑翔機(jī)可以更節(jié)約時(shí)間和人力物力，并且觀測(cè)范圍更大、效率更高。這標(biāo)志著我國(guó)具備了在極區(qū)海洋采用無(wú)人平臺(tái)開(kāi)展自主長(zhǎng)期業(yè)務(wù)化監(jiān)測(cè)的能力。”

據(jù)了解，本航次水下滑翔機(jī)獲得的數(shù)據(jù)已傳回國(guó)內(nèi)，自然資源部第一海洋研究所已經(jīng)完成滑翔機(jī)數(shù)據(jù)的初步處理。該數(shù)據(jù)可為開(kāi)展白令海海盆和陸坡區(qū)動(dòng)力環(huán)境空間分布特征及其變化規(guī)律研究提供寶貴的資料。