【导语】中国第13次北冰洋科学考察队日前乘坐“雪龙2”号极地科考破冰船返回上海,圆满完成了为期78天的北极探索任务。在此次科考中,中国科考船首次抵达北极点开展相关调查和科学研究工作,填补了中国北冰洋考察在该区域的资料空白,拓展了中国北冰洋调查范围。此次科考也在国际合作方面取得突破,不仅首次开展了中泰合作,为全球微塑胶污染的研究和治理提供借鉴和参考,也进一步深化了中国与俄罗斯的加克洋中脊地球物理合作调查,为双方共同开展北冰洋地质构造研究合作奠定了坚实的基础。
多项科考项目首次在北冰洋展开
9月27日,“雪龙2”号极地科考破冰船停泊在中国极地考察国内基地码头。(图源:新华社)
7月12日,中国第13次北冰洋科学考察队,乘坐“雪龙2”号极地科考破冰船,从上海出发,前往北冰洋执行科学考察任务。9月5日,“雪龙2”号极地科考破冰船成功抵达北极点,这是我国科考船首次抵达北极点,填补了中国极地科考的空白,刷新了中国航海最北纪录。9月27日,随着“雪龙2”号极地科考破冰船抵达上海,标志着本次北冰洋科考各项任务圆满完成,考察顺利结束。
这次北冰洋科考历时78天,总航程1.5万余海里,除去往返路途时间,总共有40多天可以开展科考作业。本次任务有别以往,考察聚焦中北冰洋太平洋扇区、加克洋中脊和北极点区域,执行环境关键要素长期观监测、洋中脊地质和地球物理调查、国家科技计划项目和国际合作四大任务;实施大气、海冰、海洋和底质环境调查、生物群落和资源调查以及污染物监测,在冰区择机开展海冰综合调查。
中国第13次北冰洋科学考察队首席科学家陈陟介绍,这次科考,无论是在长期业务化的观测监测方面,还是国家的重大科研计划方面,都取得了大量的数据和样品。海冰内应力浮标、海冰光学的剖面浮标,还有次网格尺度的浮标阵列,都是首次在北冰洋试验。有助于我们精细化地了解海冰的动力学、热力学过程,对我国海冰模式的进一步优化完善,都很有意义。
7月26日,中国第13次北冰洋科学考察队队员在执行气象探空气球布放作业。(图源:新华社)
据了解,此次北冰洋科考成果丰硕,在自主装备研发、新型技术应用等方面取得多项新突破。在环境关键要素长期观监测方面,共计完成49个站位的海洋综合调查,完成6个短期冰站和1个长期冰站作业,开展了海面气象、冰区海冰和船舶应力测试等工作,取得了大量有效数据。
在洋中脊调查方面,开展了地质地球物理海底定点观测、地球物理海面走航观测等内容,完成海底地震测量、地质取样等在内的8项作业。同时,成功完成布放回收7台海底大地电磁仪和5台海底地震仪,其中地震仪回收率100%,刷新高纬密集冰区回收纪录。
在科学研究方面,完成海冰、环流等国家科技计划项目44项。首次开展海冰厚度无人化智能观测;首次开展多波段合成孔径雷达海冰观测;获取了长时间连续的高分辨率生态环境信息,为北极快速变化下北冰洋生态系统快速响应提供科学数据支撑。
在国际合作方面,首次在北冰洋考察中开展了中-泰合作,为全球微塑料污染的研究和治理提供借鉴和参考;围绕重力磁力等多种测量方式,进一步深化了中-俄加克洋中脊地球物理合作调查,为双方共同开展北冰洋地质构造研究合作奠定了坚实的基础。
中国第13次北冰洋科学考察队领队王金辉表示,第13次北冰洋科学考察任务的圆满完成以及取得的突破,进一步提升了我国在北冰洋的环境保护、污染物评估,以及北极快速变化响应的这方面的能力,进一步提升我们国家在认识北极、保护北极方面的能力。
“雪龙2”号:国产科考船极地破冰
这是7月25日从“雪龙2”号极地科考破冰船驾驶台拍摄的景色。(图源:新华社)
对极地科考来说,破冰船是不可或缺的承载工具。第13次北冰洋科学考察队搭乘的“雪龙2”号极地科考破冰船,是我国继“向阳红10”号、“极地”号和“雪龙”号之后的第四艘极地科考船,也是我国第一艘自主建造的极地科考破冰船,全球第一艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船。
作为一艘智能化的极地科考船,“雪龙2”号有着多项技术创新:搭载双向破冰技术,可以在1.5米厚冰层中连续破冰前进,可原地360度自由转动,装备各种国际先进的海洋和考察设备,可执行多样化科学考察任务。
据介绍,“雪龙2”号总长约122.5米,宽22.3米,吃水7.85米,排水量近1.4万吨,总装机功率23.2兆瓦,定员101人。“雪龙2”号在每小时12海里的情况下,续航力在2万海里以上,接近地球的南极点到北极点距离的两倍。
破冰船,顾名思义就是要能在冰区破冰航行。“雪龙2”号船体强度满足PC3级破冰船结构设计要求,能在1.5米厚度冰、0.2米厚度雪的海况下,以2至3节航速连续破冰行驶。通过结构设计,“雪龙2”号安全性大大提高,在极地的低温环境下具有很强的防寒能力,同时也很环保。
9月5日13时55分,由自然资源部组织的中国第13次北冰洋科学考察队搭乘“雪龙2”号极地科考破冰船在作业期间抵达北纬90度暨北极点区域。(图源:新华社)
双向破冰是“雪龙2”号的最大亮点。所谓双向破冰,是指船艏和船艉均可破冰。一般的破冰船是由船艏向前破冰,可一旦遇到较厚的冰脊需要转向时,容易被冰脊卡住、难以突破。但“雪龙2”号船艉的两个大型吊舱推进器,能够360度自由转动,形成很强的冰层切削力,在多冰脊的海域,就可以让船艉进行破冰,“啃硬骨头”。
目前国际上绝大多数基于考察船的极地科考工作在极地的11月到次年3月间进行。但拥有更强破冰能力和抗寒能力的“雪龙2”号可以更早进入极地,更晚离开。科考作业的范围也一并扩大,科学家可以选择在以前无法设立站位的位置布放仪器,开展更充分的调查和研究。
作为探索极地的利器,“雪龙2”号上的“黑科技”还有很多。“雪龙2”号的船体和设备上共安装了7000多个智能感应点,智能机舱能通过传感器等设备进行船体全寿命监测,智能船体可以自动进行“健康体检”,并收集船体钢板与冰面的摩擦数据,为今后设计制造新船型提供参考。
“雪龙2”号还装备有国际先进的海洋调查和观测设备,能在极地冰区海洋开展物理海洋、海洋化学、生物多样性调查等科学考察,能实现船舶和科考的智能化运行和辅助决策。船中部设计了“月池”,相当于在船肚子挖了一个通海井,当船周围都是冰的情况下,可以从通海井释放设备,提高了安全性。还搭载一架AW169型直升机,具备出色的应急保障支撑能力。
中国极地科考取得显著进展
9月27日,中国第13次北冰洋科学考察队乘坐“雪龙2”号极地科考破冰船凯旋。(图源:新华社)
极地有如一个天然实验室,极地考察能力体现着一个国家的科研实力,持续深入地开展极地科考,离不开强大的国力支撑。我国是世界上为数不多的能够在极地独立开展科考工作并建立科考站、持续进行科学观测的国家之一,在国际极地事务中发挥着越来越重要的作用。
从1984年国务院批准组成我国首次南极考察队至今,中国南极科学考察队已39次赴南极执行科学考察任务。我国相继在南极建成了长城站、中山站、昆仑站和泰山站。其中,昆仑站建在南极内陆冰盖最高点冰穹A附近,海拔4087米,是目前南极海拔最高的考察站。今年,还将在西南极罗斯海恩克斯堡岛建立新的考察站。届时,中国南极科考站数量将在建立科考站的31个国家中位居第五。
与此同时,我国对北极的考察也在持续推进。1999年,我国首次开展北冰洋科考。2004年,我国第一个北极考察站黄河站在斯匹次卑尔根群岛的新奥尔松建成。2018年,在冰岛建成中国—冰岛联合极光观测台(后更名为中冰北极科学考察站)。截至2022年底,我国极地考察船已在北极东北航道通行56个航次。
这是7月25日在挪威斯瓦尔巴群岛新奥勒松拍摄的中国北极黄河站。(图源:新华社)
在这个过程中,我国建立起日趋完善的极地立体监测体系。在海上,我国有“向阳红”号、“极地”号、“雪龙”号、“雪龙2”号考察船。2019年,“雪龙2”号和“雪龙”号共同执行南极科考任务,首次实现“双龙探极”;2021年,我国首次利用自主水下机器人“探索4500”在北极高纬度地区成功开展近海底科考,获取了宝贵的数据资料,为北极环境保护提供有力科学支撑。在空中,2015年中国首架极地固定翼飞机“雪鹰601”在南极成功试飞,从此加入极地科考队伍中来。
目前,我国极地科考调查了南北极陆地和海洋的生态环境和气候演变,研究了南北极地质背景,绘制了南极内部陆地第一张地形图,在一定程度上掌握了南北极拥有的能源和资源信息。截至2016年,我国在南极收集的陨石达12665块,拥有量居世界第三位,对研究地球及其他天体的形成演化具有重要价值。这些来自两极科考的研究成果除了本身的科研意义外,还为我国社会发展、维护海洋权益等提供了科学依据。
与此同时,国际上对极地的研究也在不断推进。比如,有的国家已在南极和北极都获取了深度3000米以上的冰芯用于气候变化研究,建立起比较成熟的研究方法。2022年,我国也成功在青藏高原不同海拔高度同时段获取冰芯样品,以期破解气候环境变化的密码。瞩目未来,相信随着国家科技事业持续发展,通过加强专业人才培养、加快学科建设等途径,我们必将实现极地研究的更大发展。
(资料来源:新华社、央视新闻、人民日报、科技日报)
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