載譽歸來 取得多項北極考察之最

實現(xiàn)多個“首次”與“之最”

提到此次科考的亮點，科考隊首席科學家魏澤勛說，第九次北極科學考察實現(xiàn)了我國北極科考中的多個“首次”和多個“之最”。其中，首次實施業(yè)務化監(jiān)測和科研項目考察相結(jié)合的調(diào)查，保障了13項業(yè)務化項目、9項國家科研計劃支持項目和3項國際合作等科學考察任務；首次成功布放我國自主研發(fā)的“無人冰站”、水下滑翔機、爬升式海洋剖面浮標等無人值守觀測設備，使我國的北冰洋考察從夏季延續(xù)到了冬季，提升了我國對北極環(huán)境的觀、監(jiān)測能力；首次在極區(qū)開展巖石拖網(wǎng)作業(yè)，所獲得的樣品還將與地球物理觀測數(shù)據(jù)結(jié)合，為研究楚科奇邊緣地的演化過程和評估極地多金屬結(jié)核結(jié)殼的資源潛力提供了翔實的基礎資料。

另外，第九次北極科學考察航程中實施了88個海洋綜合站位和10個冰站的考察，冰站數(shù)量、冰基浮標以及錨碇觀測平臺的布放量均為我國歷次北極科考之最。

除此之外，魏澤勛特別提到此次科考的國際合作，“此次科考我們實現(xiàn)了與國際北極漂流冰站計劃等國際大型北極考察和研究計劃的配合，其間，大氣探空等觀測數(shù)據(jù)將與國際計劃實現(xiàn)融合和共享?！?h3>“中國造”無人冰站首次“上崗”

“和以往的北極科考相比，第九次北極科學考察冰上作業(yè)涉及的學科和種類沒有太大差別。”但科考隊首席科學家助理雷瑞波總結(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、24個海冰物質(zhì)平衡浮標、15套海冰漂移浮標等。

“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?！崩兹鸩ㄕf，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)。

“實際上，針對氣—?！齻€層面的綜合觀測正是這套系統(tǒng)最核心的創(chuàng)新之處?！崩兹鸩ㄕf，這是我國首次在北極成功布放該系統(tǒng)，從全球來看也是類似系統(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，再次引起了人們對北極環(huán)境和氣候變化的高度關注。我國歷次北極科考都選在夏天進行，冬季觀測數(shù)據(jù)很難獲取，這相當于對海冰生消過程的觀測缺失了一環(huán)。

“以往布放的一些進口浮標也可以工作到冬天，因此冬天的數(shù)據(jù)我們并非一點都沒有，但觀測的參數(shù)比較單一，獲取數(shù)據(jù)的豐富程度遠遠不夠。通過自主研發(fā)的這套系統(tǒng)，大氣、海冰、上層海洋三個層面中各個通量的參數(shù)基本都囊括其中。”雷瑞波解釋，這套系統(tǒng)的設計初衷就是為了獲取全面、連續(xù)的觀測數(shù)據(jù)，以彌補以前缺失的一環(huán)。

“如果沒有浮冰斷裂、北極熊破壞等不可抗拒因素，布放的兩套系統(tǒng)預期可以運行1年以上，那么就可以成功獲取一整個周期的數(shù)據(jù)?！崩兹鸩ㄕf，雖然一兩個布放站點的數(shù)據(jù)難以被直接用來做數(shù)值模式預測，但已經(jīng)足夠去展現(xiàn)一整年中大氣、海洋、陽光對于海冰的影響機理。

無人冰站項目啟動于2016年年中，隨后陸續(xù)完成了總體方案設計、關鍵技術研發(fā)、樣機實驗室集成調(diào)試和野外現(xiàn)場試驗等環(huán)節(jié)。此次在北極布放的試驗樣機計劃應用1年以上。從1999年中國首次開展北極科考，到2003年首次在北極布放觀測浮標，再到此次成功布放首套無人冰站，一步步走來，體現(xiàn)了中國北極科學考察能力的不斷提升。

自主研發(fā)的水下滑翔機首次應用

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)，進而影響北極海洋環(huán)境。因此，白令海一直是中國北極科學考察的重點調(diào)查區(qū)域。本次考察中，科考隊首次在白令海成功應用了我國自主研發(fā)的水下滑翔機進行考察。

水下滑翔機是一種新型的水下機器人，具有能源消耗小、續(xù)航力強、實時性好的優(yōu)點。尤其在環(huán)境惡劣的極地，滑翔機的應用可有效提高極地環(huán)境空間和時間測量密度。此次布放的水下滑翔機為中國自主研發(fā)，主要用于觀測調(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)。水下滑翔機可以沿設定軌跡進行觀測，運行軌跡類似“V”字，可下沉到海面以下1 000米后再上升至海面，并將相關觀測數(shù)據(jù)傳輸回國內(nèi)，之后重復該過程，約4～5個小時可以完成一個“V”字剖面考察。

據(jù)研究人員介紹：“該滑翔機是在本航次開始北上途中布放，成功進行了45天的觀測，航行500海里，獲取229個海洋溫鹽剖面，成功實現(xiàn)白令海海盆和陸坡區(qū)連續(xù)、高密度觀測。與以前的考察相比，水下滑翔機可以更節(jié)約時間和人力物力，并且觀測范圍更大、效率更高。這標志著我國具備了在極區(qū)海洋采用無人平臺開展自主長期業(yè)務化監(jiān)測的能力?！?/p>

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