“中國造”無人冰站首次在北極“上崗”

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)?！昂鸵酝谋睒O科考相比，‘九北’冰上作業(yè)涉及的學科和種類沒有太大差別。”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。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。

自研無人冰站將解決什么難題

“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)。

據(jù)了解，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）、上層海洋固定層位觀測子系統(tǒng)（副浮標）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，其余幾個冰上浮標則十分“低調(diào)”。這些浮標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。

可以獲取一整個周期的數(shù)據(jù)

通過上述系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對大氣、海冰、海水三個層面的連續(xù)觀測，以獲取一個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-海-冰三個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。

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?！崩兹鸩ń忉?，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)。

還不具備設立有人冰站條件

相對于無人冰站，美俄等少數(shù)國家也在北極進行過有人值守冰站的嘗試。

“所謂‘有人冰站’，就像我們的短期冰站作業(yè)一樣，可以滿足幾十位隊員同時進行作業(yè)。有人冰站會持續(xù)好幾個月甚至一年，其能進行的觀測項目肯定要比無人冰站豐富得多?！崩兹鸩ǚQ，一般來講，有人冰站有兩種實現(xiàn)形式，“一種是以科考船自身作為平臺在北極地區(qū)長期值守，可以形象地表述為把船凍在冰里。隊員每天作業(yè)結(jié)束后就回到船里休息、生活。此外，冬季里北冰洋海冰可以滿足起降固定翼飛機的條件，那么另一種模式下隊員會在冰上建造簡易住房，由固定翼飛機定期來運送人員和補給物資?！?/p>

不過，不論哪一種模式，有人值守的冰站成本都會比無人的高很多。雷瑞波介紹說，有人冰站雖好，但有條件進行有人冰站項目的國家還很少，“我們目前在北極還沒有條件去做有人冰站，主要有兩個原因，一個是我們目前在北極科考上的投入確實還沒有那么多。另外一個原因是，我們目前只擁有一艘具備破冰能力的科考船——雪龍船。除了北極科考，雪龍船還要承擔南極科考，因此要想讓雪龍船在北極地區(qū)長期停留用作科考平臺并不現(xiàn)實?！?/p>