历时50天!海大人在北极干了件大事!

2019-11-19 08:00 来源:中国海洋大学

  9月20日~10月30日,历时50天,李涛领衔的中国海洋大学极地物理海洋学团队,在“北极气候多学科漂流冰站观测计划”(以下简称“北极漂流计划”)中,克服恶劣的自然环境,与国际同行一道,圆满完成既定考察任务,成功在北极地区布放了5套中国自主研制的冰基拖曳式海洋剖面浮标(DTOP),获得了宝贵的数据,为北极科学研究贡献了中国力量。

  由中国海洋大学布放的冰基拖曳式海洋剖面浮标

  期待之旅

  2019年,中国海洋大学副教授李涛再次启程踏上这片既熟悉又陌生的北极冰原。

  这已是他的第13次北极之旅。作为今年中国海洋大学极地物理海洋学团队负责人,他带领团队一名年轻的硕士研究生朱嘉良,在北极布放5套冰基拖曳式海洋剖面浮标(DTOP),布放数量为中国历次布放之最。

  9月20日,挪威特罗姆瑟港,德国破冰船“极星”号和俄罗斯破冰船“费德洛夫院士”号双双驶离港口,驶向北冰洋预定区域。一路上,李涛和其他科研工作者们一样,忙于准备各种设备,对于即将到来的北极科学考察充满期待。

  其实,李涛期待的并不仅仅是这场国际上史无前例的北极联合观测,而是他和团队这次要在北极布放的考察设备能否顺利地获取海洋与大气数据,以帮助科研人员了解北冰洋到底发生了什么。

  中国海洋大学计划在北极布放的5套冰基拖曳式海洋剖面浮标,不仅装载了海洋剖面系统,可以测量0~125米范围内的温度、盐度和深度,而且还装载了气象观测系统,用以观测气温、湿度和气压。这套利用独特探测原理研制而成的海洋剖面浮标,使其能够探测到冰底。这也是国际上目前唯一能真正实现冰水界面物理过程实时观测的剖面系统。整套系统预计在北极工作1年。

  在漫漫长夜中,在酷寒的冰原上,这些仪器能否经受住考验,获取到科学家梦寐以求的数据,也让国际社会也充满期待。

  布放工作结束后,科考队员乘坐直升机离开

  紧密配合

  10月的北冰洋已经进入极夜状态,太阳落到了地平线以下,即便是在中午,也只有皎洁的月光铺洒在洁白的冰原上。

  考察期间,气温低至-10℃~-20℃。在内陆,这样的温度也许算不上很低,但在空旷寂寥的北冰洋,暴风雪不断的袭扰下,体感温度甚至可达-40℃。

  除了低温严寒,海雾频发、缺少大块浮冰及冰厚度不够等,则给需要依托直升机完成的设备布放工作增添了诸多不确定性。

  布放设备的浮冰和位置,海冰专家需提前通过遥感图片来确定。直到气象条件适宜时,直升机便载着科考队员和设备到达指定位置进行实地勘察,选定海冰厚度和面积合适的目标站位。随后,直升机悬停卸载人员和装备。李涛带领团队要查看周边环境,确定作业人员的工作范围,选择合适的地点准备仪器设备的布放。

  过去几年,中国海洋大学依托国内外北极航次,每年都会在北极布放一至两套冰基拖曳式海洋剖面浮标。今年为了全面深入参与“北极漂流计划”项目,中国海洋大学极地物理海洋学课题组克服经费短缺等各种困难,计划同时布放5套该型设备,从而实现区域尺度上的北极海洋环境观测网建设,为我国北极环境业务化监测提供支撑。

工作期间的冰裂缝

  为确保现场布放工作顺利且按时完成,到达北极前,李涛带领团队就布放流程进行反复演练。按照规定,中国海洋大学科考人员要在1.5小时内将仪器设备全部连接完成。接下来,在冰面钻孔,并将设备放入冰下海洋。设备入海后,需要在冰面进行一次完整剖面的测量过程,并与国内确认数据正常。如果一切顺利,整个过程将持续2.5小时~3小时。

  在中国第九次北极科学考察中,李涛也曾成功布放该套海洋剖面浮标。照理说这对他来说轻车熟路,但是这次显然不同以往。

  对于用于极地考察的仪器设备,都离不开前后方的配合。现场布放完成只是一方面,检验布放成功的依据是数据能否正常接收。因此,前后方配合至关重要。

  冰基拖曳式海洋剖面浮标由天津远讯科技有限公司研制生产,该型设备此前已在北极布放过4次,虽然每次都有进步,但仍存在各种问题。如拖曳式仪器的升沉受到海冰漂移速度、海水密度变化以及浮体和电缆长时间压缩形变的影响等,这些因素的微小变化都会影响观测效果。

  为此,研制团队进行了长期摸索,从一次次的失败中不断地改进设计,研究了变质量动平衡的精密计算方法,最终给出了精确的配置算法,确保了仪器达到最佳剖面测量效果。今年上半年,研发团队开展了全面定型工作,优化结构设计,解决了几十种潜在的技术问题,仪器系统日趋成熟。

布放设备的冰洞

  对今年布放在北极的5套浮标,天津远讯科技有限公司的研发人员虽说是信心满满,但仍有一丝担心:谁知道还会发生什么意想不到的事呢?

  公司有关人员全天候接收数据,关注前方的布放情况,检查所有发回的参数,判断浮标的运行情况。一旦数据没有按时回来,团队就连夜讨论可能的原因。同时,中国海洋大学的数据团队也在监收着每一组数据,开发数据分析程序,通报出现的问题。北冰洋和后方,前后三个团队密切合作,确保了浮标布放和数据的正常接收。

  中国力量

  50天时间里,李涛带领的中国海洋大学团队,在时间紧、任务重、环境恶劣的情况下,顶住各种压力,现场成功布放了5套冰基拖曳式海洋剖面浮标,完成了既定考察目标,受到国际同行的称赞。

  中国海洋大学北极设备布放现场

  “返程路上,波涛依然汹涌,月光依旧皎洁,回想我们走过的这50天,有苦有累也有泪,但更多的是骄傲、自豪和欣慰。”李涛颇为感慨。

  数次北极科学考察,李涛见证了我国极地科学考察设备的不断进步和完善。在国家的大力支持下,我国的极地考察设备正日趋成熟。

  设备布放完毕后,李涛(左二)、朱嘉良(左三)与同行合影留念

  中国海洋大学教授赵进平说:“中国海洋大学参加的这个项目,成功将中国自主研发的北极科考设备推向了国际舞台,使得我国北极海洋环境长期监测能力有了大幅提高。”

  目前,国际上正在策划建设北极观测网,中国海洋大学的团队参与了观测仪器的批量布放,为国际北极观测网的建设积累了经验。同时,该项目数据将实行全球共享,这必将大大推动北极科学研究的发展,提高北极研究水平。

  相关链接

  由德国组织并发起的“北极气候多学科漂流冰站观测计划(MOSAiC)”,筹备达10年之久。今年9月20日正式开始实施,来自17个国家的300多名科学家使用先进的科考设备对人类难以涉足的北冰洋中心区进行为期一年的连续观测,重点研究引起北极快速变化相关的天气过程、海洋和海冰物理过程、生物地球化学循环过程和生物生态过程以及各个过程之间的相互作用。该项目是迄今为止国际最大的北极科学考察计划。

平台集群 : 青岛网络广播电视台 - 爱青岛手机客户端 - 爱青岛新媒体电视