中國海洋大學參與“北極氣候多學科漂流冰站觀測計劃”紀實

作者:記者 路 濤  來源:中國海洋報   發布時間:2019-11-18 10:35:16   [打印本頁] [關閉窗口]

  2019年9月20日~10月30日,歷時50天,中國海洋大學副教授李濤領銜的中國海洋大學極地物理海洋學團隊,在“北極氣候多學科漂流冰站觀測計劃”中,與國際同行一道,圓滿完成既定考察任務,成功在北極地區布放了5套中國自主研制的冰基拖曳式海洋剖面浮標,獲得了寶貴數據。

  據了解,由德國組織并發起的“北極氣候多學科漂流冰站觀測計劃”,籌備達10年之久,今年9月20日正式開始實施。來自17個國家的300多名科研人員使用先進的科考設備對北冰洋中心區進行為期一年的連續觀測,重點研究與北極快速變化相關的天氣過程、海洋和海冰物理過程、生物地球化學循環過程和生物生態過程,以及各個過程之間的相互作用。

  做好布放準備

  2019年9月,中國海洋大學副教授李濤開啟了他的第13次北極之旅。作為中國海洋大學極地物理海洋學團隊負責人,他帶領碩士研究生朱嘉良,在北極布放了5套冰基拖曳式海洋剖面浮標。

浮標布放現場

  9月20日,挪威特羅姆瑟港,德國破冰船“極星”號和俄羅斯破冰船“費德洛夫院士”號駛離港口,奔赴北冰洋作業區。航行過程中,李濤反復檢測設備情況。他最關心的是,這次在北極布放的考察設備能否獲取高質量海洋與大氣數據,以幫助科研人員了解北冰洋環境變化情況。

  作為參加“北極氣候多學科漂流冰站觀測計劃”的中國科研團隊之一,中國海洋大學團隊在冰基拖曳式海洋剖面浮標裝載了海洋剖面系統,可監測海洋0~125米范圍內的溫度、鹽度和深度。同時,還裝載了氣象觀測系統,用以觀測氣溫、濕度和氣壓。這套海洋剖面浮標能夠探測到海冰底部,預計將在北極工作1年。

  在漫漫極夜中,在酷寒的北極,這些儀器能否經受住考驗,獲取高質量數據,令人期待。

  各方密切配合

  10月的北冰洋已經進入極夜狀態。考察期間,氣溫低至零下10℃~零下20℃,暴風雪不斷襲擾。

  如果說低溫嚴寒科研人員還能夠克服,那么海霧頻發、難以尋找到大塊浮冰以及冰厚難以滿足科研要求等,則給需要依托直升機完成的設備布放作業增添了很多不確定性。

  科研人員布放設備的浮冰和位置,需提前通過遙感圖片來確定。待到氣象條件適宜時,直升機便載著科考隊員和設備到達指定位置進行實地勘察,選定海冰厚度和面積合適的目標站位進行作業。

  近年來,依托國內外北極考察航次,中國海洋大學每年都會在北極海域布放冰基拖曳式海洋剖面浮標。為深入地參與“北極氣候多學科漂流冰站觀測計劃”,中國海洋大學極地物理海洋學課題組克服經費短缺等各種困難,計劃布放5套海洋剖面浮標,為實現區域尺度上的北極海洋環境觀測網建設、我國北極環境監測業務化運行提供支撐。

  為確保現場布放工作順利完成,李濤帶領團隊在航行過程中反復演練布放流程。按照規定,科考人員要在1.5小時內將儀器設備全部連接完成。接下來,在冰面鉆孔,并將設備放入冰下海洋。設備入海后,需要在冰面進行一次完整剖面的測量過程,并與國內確認數據接收狀態,預計作業過程為兩三個小時。

  極地考察儀器設備的布放離不開各方配合。完成現場布放只是第一步,數據是否能正常接收更為關鍵。因此,各方密切配合非常重要。

  冰基拖曳式海洋剖面浮標是由天津遠訊科技有限公司研制生產的,該型設備已經在北極布放過4次,但仍存在一些技術難題。例如,拖曳式儀器的升沉進度受海冰漂移速度、海水密度等影響,而浮體、電纜壓縮變形等都會影響觀測效果,容不得絲毫馬虎。為此,研制團隊進行了長期摸索,不斷改進升級,找到了精確配置算法,確保了儀器可到達預定區域開展剖面測量。今年上半年,研發團隊開展了全面定型工作,優化結構設計,解決了幾十種技術問題,系統性能日趨成熟。

  浮標成功布放在北極后,天津遠訊科技有限公司技術人員全天候接收數據,檢查設備傳回的環境參數,關注浮標運行情況。一旦數據沒有按時傳回,團隊就要立即排查問題原因。同時,中國海洋大學數據團隊也在關注著每一組數據的傳輸情況,并開發數據分析程序,服務北極科學研究。各方團隊密切合作,確保了浮標順利布放和數據正常接收。

  貢獻“中國力量”

  “回想我們50天的考察生活,可謂有苦、有累,也有淚,但更多的是驕傲和自豪。”談起這次北極考察之行,李濤感觸頗深。在50天里,他們在現場成功布放了5套冰基拖曳式海洋剖面浮標,完成了預定考察任務,受到國際同行的稱贊。

  中國自主研制的科考設備參加“北極氣候多學科漂流冰站觀測計劃”這種國際大型科學考察,并獲得了寶貴的數據,展示了我國在相關科考設備研制上的進步,為北極科學研究貢獻了“中國力量”。

  中國海洋大學教授趙進平說:“中國海洋大學團隊參加的這次考察項目,助推中國自主研發的北極科考設備走向國際舞臺,進一步提高了我國北極海洋環境長期監測能力。”

  近年來,中國海洋大學積極參與北極觀測網建設,在北極批量布放了觀測儀器,為北極觀測網建設積累了寶貴經驗。同時,該項目數據將實行全球共享,這必將有力推動北極科學研究再上新臺階。