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  原标题:喜讯!中国北极冰站观测迈入“无人时代”

  “确认!无人冰站顺利完成布放!” 中国第九次北极科学考察队首席科学家助理、中国极地研究中心研究员雷瑞波在风雪中难掩兴奋的心情。

  18至22日,自然资源部组织的中国第九次北极科学考察队在北冰洋首次成功布放我国自主研发的无人冰站系统。这注定将载入中国北极科考历史,标志着中国北极冰站观测开始迈入“无人时代”。

  须眉凝雪 开启冰站观测“无人时代”

  此次北极科考冰站作业的重头戏——首套无人冰站系统的布放工作于18日至22日进行,考察队选择不同区域的海冰开展了两次布放工作。

  北京时间18日凌晨4时起,雷瑞波及其他数十名考察队员开始进行无人冰站的布放工作。队员们要先用雪橇把沉重的设备运送到布放地点,然后把种类繁多的部件整理妥当,再在冰面上钻上大大小小不同尺寸的安装孔,将一个个零部件进行安装和调试。

  “我们布放的这套无人冰站包括A型和B型两种样机,共四个子系统,因此对无人冰站进行准确布放并不轻松。”雷瑞波说。

  在冰面上作业并非易事。队员们脚踩积雪,面迎寒风,还得提防着潜伏的冰裂缝、融池甚至北极熊的威胁。此外,北极地区气候恶劣且变化多端,时而大雪、时而浓雾、时而狂风的天气给布放作业增添了相当大的难度。

  记者在现场还看到,由于很多精细的工序需要裸手操作,部分队员的手因长期暴露在寒冷下冻得失去知觉;在冰面上钻孔时,涌上来的冰水瞬间就将鞋裤浸湿;因为安装实际需要,不少队员只能长时间跪、躺甚至是趴在冰面上进行作业。

  尽管如此,队员们却始终专注于紧张有序的安装和调试工作,就算到了作业结束时间,仍想争分夺秒再多检查几次子系统的运行情况,确保在考察队离开之后无人冰站能顺利实现既定的无人值守工作。“这不仅是一项工作,更是一种能够参与国家极地考察事业的光荣和责任。”考察队队员、浙江大学讲师王杭州说。

  历时两日近10个小时的紧张作业后,北京时间19日9时左右,现场布放工作全部结束。队员们开始通过便携电脑和铱星电话确认观测数据是否传输成功。

  “国内已经收到观测数据了!”考察队队员杨望笑感叹道,“确认数据就像确认考试成绩一样紧张。”随着四个子系统的观测数据全部得到确认,第一次无人冰站的布放工作成功完成。

  来不及多做休息,21日,队员们再次“下冰”布放无人冰站。有了第一次的经验,此次布放工作只用了约7个小时便全部完成。

  22日,随着观测数据再次确认成功,中国首套无人冰站布放工作圆满落幕。中国北极冰站观测由此翻开新的一页。

  有效提高对北极环境变化的监测能力

  今年夏季,全球多地包括北极圈的部分地区都出现了高温现象,再次引起了人们对北极环境和气候变化的高度关注。此次无人冰站的成功布放,将有助于提高对北极环境变化的监测能力,有助于提升对北极气候及海冰的预测预报能力。

  记者了解到,此次布放的无人冰站,全称为“北极海-冰-气无人冰站观测系统”,可以实现对北极的海洋、海冰、大气三个界面多个通量的无人值守观测。

  “北极海冰减少及其导致的天气气候效应是目前国际上最为关注的热点前沿研究领域。然而,研究北极海冰变化和海-冰-气相互作用机理需要海-冰-气界面多参数长期基础环境数据,无人冰站正是为解决这一问题而设计的。”雷瑞波说。

  当前,各国的破冰船船基考察主要集中在夏季这个非常有限的时间窗口,导致对海冰春季融化以及秋季冻结等关键过程缺乏了解,而这些过程对于了解海冰变化极为关键。

  作为全球气候变化的“风向标”,北极海冰究竟会如何变化?何时北极的夏天会彻底见不到海冰呢?这是一个目前国际学界热门而具有巨大争论的学术问题,如果能准确刻画出北极海冰快速变化的物理机制,将有助于实现气候模式的进一步优化,从而准确预测北极海冰的未来变化。

  “尤其是对于科考船不在北极科考时,无人冰站的相关观测是一个非常有效的补充。”雷瑞波表示,通过无人冰站可以获取北极冰区长期连续的数据,这些数据将被应用于北极环境和气候变化机理以及数值模拟研究,有利于提升对北极环境和气候变化的监测能力,提高对北极海冰快速变化的预测精度。

  此外,作为国际漂流冰站计划(MOSAiC)的参与国之一,中国将全力参与MOSAiC北极国际联合观测计划。其中,无人冰站系统也将作为主要海冰观测技术与重点装备之一,于MOSAiC项目期间在北极进行布放。

  实现多项技术突破

  “这套无人冰站是我国自主研发的,能够观测到较为全面的要素。此外,考虑到北极恶劣的自然环境和有限的布放保障支持,我们设计了由A、B两型样机共四个子系统组成无人冰站的方案。”雷瑞波说。

  据考察队队员袁卓立介绍,此套无人冰站的A型样机为海洋运动剖面子系统,侧重于观测上层海洋季节变化及其对海冰生消的影响;B型样机包括大气边界层观测子系统、海冰观测子系统和上层海洋子系统,侧重于观测天气过程对海冰和上层海洋的影响。

  此外,此套无人冰站还包含了多项自主研发的核心技术,如海冰内部光辐射长期观测技术、冰面风速观测防冻雨技术和冰下拖曳剖面长期观测技术等。

  “无人冰站项目启动于2016年年中,随后陆续完成了总体方案设计、关键技术研发、样机实验室集成调试和野外现场试验等环节。此次在北极布放的试验样机计划应用1年以上。我们将总结相关技术和布放经验,对无人冰站试验样机进行进一步优化,设计并研制工程样机,希望可以尽早实现应用和推广。”袁卓立说。 

  从1999年中国首次开展北极科考,到2003年首次在北极布放观测浮标,再到此次成功布放首套无人冰站,一步步走来,体现着中国北极科学考察能力不断提升。

责任编辑:霍宇昂

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