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中国第九次北极科考圆满完成 首次布放无人冰站

2018/10/14 19:28:12   来源:北京青年报

  69天 往返北极的“中国航迹”

  中国第九次北极科考圆满完成 无人观测设备布放量创纪录

  对爱讨彩头的中国人而言,“九”是一个吉利的数字。正应了这个数字的寓意,中国的北极科学考察也翻开了承上启下的新篇章。

  今年春天,国家机构改革方案公布,担负着职能优化调整的期许和任务,自然资源部组建成立。就在几个月后,中国第九次北极科考(下称“九北”)踏上征程,此行便成为自然资源部组建后开展的我国首次极地科考。

  北京青年报记者跟队采访中了解到,“九北”还没出发便已经创下一项纪录——耗时最短的中国北极科考。任务重、时间紧,这对于参加“九北”航次的几十位科学家并不是一个好消息。从7月20日出发,这份担心一直到雪龙船返航才化成喜悦。9月26日,科考队于雪龙船甲板举行发布会公布,“九北”航次顺利结束,用最短的时间完成了多项“最多”。

  记录刚刚结束的“九北”,无疑将刻画出一幅中国极地科考的缩影。中国极地人在探索世界尽头的路上,蹄疾步稳。就在国庆假期期间,雪龙船再次出海试航,为即将出发的南极航次做准备。

  科考创多个中国之最

  69天的航程,在中国历次北极科考中已经是最短的一次。在时间紧、任务重的情况下,科考队此次在冰区内还遇到了以往不多见的复杂冰情。雪龙船船长沈权向北青报记者透露,今年的冰情很奇怪,有些“不按常理出牌”。重重困难下,取得令人欣慰的成绩让科考队首席科学家魏泽勋倍感骄傲。

  魏泽勋总结称,“九北”期间科考队先后在白令海、楚科奇海、加拿大海盆、北冰洋中心区域等海域开展了基础环境、海底地形、生态、渔业、海冰和航道等综合调查。“这对我国北极科学研究、业务化监测体系建设、北极环境评价和资源利用做出了积极贡献”。其中,“九北”首次在极区成功布放我国自主研发的“无人冰站”、水下滑翔机、爬升式海洋剖面浮标等无人值守观测设备,使我国的北冰洋考察从夏季延续到了冬季,提升了我国对北极环境的观、监测能力;首次在极区开展岩石拖网作业,所获得的样品还将与地球物理观测数据结合,为研究楚科奇边缘地的演化过程和评估极地多金属结核结壳的资源潜力提供了详实的基础资料。另外,“九北”航程中实施了88个海洋综合站位和10个冰站的考察,冰站数量、冰基浮标以及锚碇观测平台的布放量均为我国历次北极科考之最。

  北极气候变化影响中国

  “九北”最后一个科考作业站点顺利完成后,科考队领队朱建钢露出了久违的笑容。当被问及是否如释重负,朱建钢笑着说,按时完成既定科考任务当然开心,但更欣慰的是,作为北极科考的国家队,此行没有辜负国家的期许。

  “九北”出发前半年,我国首次对外发布北极政策白皮书。其中,中国阐明了自身定位和政策目标。作为地缘上的“近北极国家”,中国的北极政策目标是认识北极、保护北极、利用北极和参与治理北极。而在认识北极的过程中,白皮书明确,要提高北极的科学研究水平和能力,不断深化对北极的科学认知和了解,探索北极变化和发展的客观规律,为增强人类保护、利用和治理北极的能力创造有利条件。

  半年后,自然资源部组织开展的首次北极科考成行。白皮书理所当然成为“九北”的政策指导,“九北”则成了白皮书的具体实践。中国极地研究的国家需求和科学目标,交汇于“九北”航次。

  “科学无国界,但科学家有祖国。”这句话魏泽勋向北青报记者反复提及。

  正如白皮书所介绍,北冰洋海冰不断消融的背景下,北极在战略、经济、科研、环保、航道、资源等方面的价值不断提升,北极问题已超出北极国家间问题和区域问题的范畴,具有全球意义和国际影响。魏泽勋称:“作为中国的科学家,当然要服务于我国的海洋强国战略。而北极在全球气候系统中的位置突出,其发生的微小变化都可能引起我国甚至全球气候的连锁反应。研究其变化规律、作用机制,将为我国利用北极、开拓航道、参与治理提供必要的科学支撑,我们的科学目标与国家需求密切相关。”

  提及气候影响,北极和我们的距离似乎一下子近了起来。

  国家海洋环境预报中心海洋气象首席预报员宋晓姜随船担任“九北”的气象“导航员”,她告诉北青报记者,北极极涡一带的冷空气会被一股股地“转”至低纬度地区。因此,可以说北极是中国甚至整个北半球冬季冷空气的源头。“同时有研究表明,北极海冰减少后会影响到西风带的强弱,进而诱发了2008年中国南方冻雨以及近年来北美、北欧地区的灾害性天气。”

  中国水下滑翔机入海

  在雪龙船上,队员们可以登录局域网查看实时位置,雪龙船的“九北”航迹的拐点定格在北纬84.8°。沈权告诉北青报记者,由于今年北极中心区域冰情严重而复杂,雪龙船行至北纬84.8°后便不再继续北上,“九北”总航程超过1.25万海里,冰区内航程3815海里。

  电脑屏幕上,69天的科考行程被浓缩在了往返两条航迹中。而北青报记者注意到,雪龙船出发后并非直接奔向北极冰区,过程中“绕”了不少路。

  “雪龙船是一艘吨位超过2万吨的综合性科考船,我国历次北极科考均涵盖有多学科的综合科考任务。”朱建钢介绍称,“九北”科考队被细分为“大洋1队”“大洋2队”“海冰-新型环境队”,涉及水文、化学、海冰、气象等多领域,整个航次的作业区域绝非仅局限在冰区。“‘九北’可以看成是一趟‘上天’‘下冰’‘入海’三位一体的科考旅程,雪龙船‘绕’的路,大都是去往大洋中的作业站点。”

  出发仅仅8天,“九北”便迎来了第一个科考“重头戏”。7月28日上午,科考队在白令海公海海域布放我国自主研发的水下滑翔机。前一天准备至深夜的作业负责人、科考队首席科学家助理陈红霞介绍称,一直以来,在水下滑翔机相关技术和设备上,国外对中国一直禁运。我国自主研发成功后打破了技术垄断,此次是我国在极区水域首次成功布放。

  当天,身长超过两米的滑翔机“海翼”下水不久后,便沉入水下消失于众人视野。陈红霞说,该滑翔机可自主在水下按照预先设定的航线作业、采集数据。“心里的石头刚刚落下一半”,陈红霞称,仅布放成功还不够,回程后能够成功再将其回收上来才算圆满。45天后,陈红霞心里的另一半石头也终于落地,“海翼”顺利归队。其间,滑翔机在水下自主航行500海里,获取了229个温度、盐度剖面,成功实现白令海海盆和陆坡区连续、高密度观测。

  “无人冰站”首次布放

  除了“入海”,三位一体的科考旅程中也少不了“探天”和“下冰”。

  在参加过多次北极科考的“老北极”口中,“气”“海”“冰”成了他们划分不同学科的简称。“九北”的冰上作业项目里,首次布放的无人冰站观测系统无疑吸引来最多的关注,原因正在于其将“气”“海”“冰”三个层面的观测整合在了一起。

  夏季的北极和冬季的北京气温差异不大,但冰面上一旦刮起海风,体感温度会冷得更多。这样的环境下,这套复杂的综合观测系统的布放不但考验技术,同时也考验着队员的体力。北青报记者注意到,为了作业方便,在冰面上,很多队员没有穿戴配发的手套、防水靴,海水浸湿了他们的裤脚、海风打红了他们的手臂。此情此景下,纯白色的冰面上,随风飘舞的国旗、科考队旗似乎变得更加鲜艳。

  科考队首席科学家助理雷瑞波介绍称,所谓“无人冰站”是指无人值守、可长期在冰上运行的观测系统,其采集的数据通过卫星自动传回国内,系统由气象塔,冰上主、副浮标以及拖曳式海洋剖面观测仪四个子系统组成。

  北青报记者看到,上述四个子系统的探测设备分别被安装在空中、冰内、水下,以实现对大气、海冰、海水三个层面的连续观测。

  “这样就可以获取完整的海冰生长消融过程中,气-海-冰相互作用的数据。我国的北极科考都选在夏天进行,因此冬季观测数据很难获取,这相当于对海冰生消过程的观测缺失了一环。无人冰站观测系统的成功应用,正可以弥补上这缺失的一环。值得骄傲的是,这套系统由我国自主研发集成,从全球来看这也是类似系统的第一次布放。”雷瑞波说。

  雪龙船上的“第二战场”

  相比于气象、物理海洋等组别,专注于生物、化学方向的科考队员难以第一时间获取观测参数。在作业现场,他们大多只是进行采集样品的工作,这也使得雪龙船为其在船内开辟了“第二战场”——实验室。

  “因为物理海洋方面的队员更多地可以通过探测仪器直接获取所需参数,因此这个航次中,对于实验室的利用主要还是生物、化学两个大方向下的队员们”。中国极地研究中心工程师蓝木盛在作业间隙向北青报记者介绍,生物方向下,关注浮游植物、动物的分布,水体中的叶绿素含量等课题;化学方向下,碳循环、水体营养盐以及海洋酸化、碳酸盐体系等新型环境问题成为研究焦点。

  在蓝木盛身后的实验台上堆满了瓶瓶罐罐,正在攻读博士学位的科考队员陈之依熟练地将水样从一个瓶子倒入另一个瓶子。蓝木盛告诉北青报记者,他们在实验室内的工作其实主要是和水打交道,即对水样进行一个预处理和初步分析。“所谓的预处理是为了更好地将样本保存起来,以待后续有条件时进行详细分析。举个例子,我们会将水体中的一些颗粒物、生物通过过滤的方式留到滤膜上,而后再将滤膜收集起来冷冻保存,带回到国内进行进一步的分析,陈之依上述的工作正是在进行过滤。另外,除了保存滤膜,还有一些水体也需要直接保存。例如浮游动物通过垂直拖网采上来后,将被加入防腐试剂和海水一起作为样本保存起来带回国内。”

  北青报记者注意到,除了采水外,队员们在冰面作业过程中同样采集了大量冰芯样品。那么这些冰样的“下场”又如何?

  外表看着和集装箱无异,但内里却是一个定制的冷库。在这个特殊的大号“冰箱”内,来自大连理工大学的队员曹晓卫正在切割冰芯。曹晓卫笑着说,他的关注点就是冰本身,而这个集装箱改造而成的冷库就是他带上船的实验室。记者了解到,对于冰芯的物理研究包括温度、盐度、透光度等。有趣的是,他还将通过仪器将冰芯压碎,以测试其强度。“由于运输不便,针对冰芯的研究工作将在这间冷库中完成,而后不再带回国内。”

  科考船上的国际合作

  “九北”临近结束,雪龙船储存的新鲜蔬菜已经所剩无几。在队员们对荤菜望而却步的时候,队员中的两位“老外”主动出手为大家做了一道西班牙风味的土豆泥。

  来自法国巴黎第六大学的队员Nicola告诉北青报记者,她学会了打乒乓球,喜欢吃中餐,已经成了一个中国迷。“临近结束,希望亲自下厨给朋友们尝尝我们的美食。”

  实际上,在极地科考中,这种国际合作项目并不少见,一个航次中多个国家的科考人员同船也很普遍。“北冰洋这么大,如果每个国家都各自为战,那么人类对于北极的探索将更为缓慢。因此相关科学委员会对于国际合作项目是十分提倡的,我们自主研发的无人冰站观测系统同样也计划在明年的国际航次中进行布放。”雷瑞波称。

  再看年初发布的北极政策白皮书,中国将北极科考中的国际合作共识与“一带一路”倡议相结合,提出愿依托北极航道的开发利用,与各方共建“冰上丝绸之路”。

  实际上,中国的“一带一路”倡议已经在北极地区开花结果。凑巧的是,就在“九北”出发前一天,中俄能源合作重大项目——亚马尔液化天然气项目向中国供应液化天然气(LNG)首船通过北极东北航道运抵中国石油江苏如东LNG接收站,交付给中国石油。

  北青报记者了解到,亚马尔液化天然气项目是中国提出“一带一路”倡议后实施的首个海外特大型项目,而其正位于俄罗斯境内的北极圈内,是目前全球在北极地区开展的最大型液化天然气工程。该项目由俄罗斯诺瓦泰克公司、中国石油天然气集团公司、法国道达尔公司和中国丝路基金共同合作开发。天然气可采储量达到1.3万亿立方米,凝析油可采储量6000万吨。该项目同时也被外界看作是“冰上丝绸之路”的重要支点和成功的实践,这将为中国开发、利用北极东北航道打下基础。

  由于海冰和沿线国家的货运需求等原因,北极的西北、东北、中央三条航道中,东北航道的商业开发价值最大。此后一旦大规模应用,将对世界航运格局产生颠覆性影响。雷瑞波分析称:“‘九北’航次主要走的还是高纬度的中央航道,本来我们也想尝试到达极点,但今年的冰情太重。不过,复杂冰情的应对对于探索中央航道的适航性,同样具备重要意义。”

  也正由于冰情复杂,最后一个短期冰站作业结束后雪龙船便不再继续北上。即将离开最后一个冰站时,朱建钢自己站在船舷边眺望,他告诉北青报记者,北极的海冰会随海水移动,因此现在与“九北”的作业冰站一别多半将是永别。“不过也不必伤感,以往我们国家的北极科考是几年一次,现在是每年都来。今后,中国的北极足迹一定会越来越坚实、有力。”

  本版文并摄/本报记者 李岩

    编辑:张元元    责任编辑:胡立荣

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