科学与健康｜解码北冰洋海冰观测研究

　　近日，中国第16次北冰洋考察队“雪龙”号、“雪龙2”号在北冰洋高纬冰区共同完成全部冰站的作业任务。

　　冰站作业，就是以北冰洋上的一块稳定浮冰为平台，开展一系列科学观测和研究，包括布放观测浮标设备，采集冰芯、冰样、积雪、冰下水等样品，连续观测冰下水文等。

　　考察队员在冰站上采集冰下水。新华社记者温竞华 摄

　　考察队领队王金辉介绍，本航次两船通过联合作业的方式，实现区域大气、海冰、海洋和冰下生物、生态过程的协同观测。

　　从自研观测设备到智能化作业，考察队员在茫茫冰原上不断拓展极地探索的边界。

　　新装备：国产观测浮标集中“上新”

　　如果把考察队员开展夏季短时观测看作对北极的一次“体检”，那么在冰站上布放观测浮标，就如同安放全天候、全自动监测仪，实时捕捉北冰洋全年“脉搏变化”，特别是在观测数据极其缺少的春季、秋季和冬季。

　　考察队员开展浮标布放工作。新华社记者温竞华 摄

　　据介绍，此次冰站期间布放的所有抛弃式冰基观测浮标均为我国自主研制，为解决海冰内部和冰下海洋全年观测监测难题提供了有效的工具和手段。

　　其中，“生态无人冰站观测系统”可观测北冰洋气象、海冰、海洋、生态等多领域环境参数，设计寿命超过一年，通过随浮冰漂流，可实现对全年完整海冰融化和冻结过程中海洋物理和生态环境演变的立体观测。

　　“这一观测系统在长期冰站布放后，当天就捕捉到了冰下极鳕活动的影像，取得了立竿见影的效果。”考察队首席科学家助理蓝木盛说。

　　考察队员合力布放“生态无人冰站观测系统”。新华社记者温竞华 摄

　　此次考察期间，国产冰基海洋剖面浮标开展了极地首次规模化应用，成功获取了连续的高精度冰下海洋温度、盐度剖面数据，观测结果将支撑北极冰下海洋对北极气候变化的响应研究。

　　“这是我国极地观测装备技术的一大突破，有效填补了我国冰下海洋剖面观测技术的空白。”“雪龙2”号海洋队队长陈红霞介绍，国产冰基海洋剖面浮标在观测深度、同平台同步观测能力等方面展现出明显优势。

　　此外，本次考察首次在多个冰站布设冰面影像观测浮标，远程获取海冰表面冻结和融化过程变化情况；海冰温度链浮标通过观测海冰内部温度剖面变化，可实时监测海冰的冻结和融化过程以及相关的能量收支。

　　新应用：无人机综合利用显身手

　　本航次首次使用无人机远距离投放了一批海冰漂移观测浮标，最远投放距离可达数公里，有效提高观测效率、降低观测成本。

　　“雪龙2”号海冰队队长林龙介绍，海冰是北冰洋气候环境的关键变量。这些浮标不仅可以实时获取单块海冰漂移速度和漂移方向，还将通过协同观测，描绘区域内海冰剪切等精细化运动特征，为解析大气、海冰、海洋相互作用提供重要支持。

　　无人机远距离投放海冰观测浮标。新华社记者温竞华 摄

　　此外，无人机搭载专业海冰和气象观测传感器，也显著提升了海冰遥感和大气观测的效率与精度。

　　“雪龙2”号实验室主任沈悦介绍，针对极地考察面临的密集冰区冰下潜标等仪器设备回收的定位难题，“雪龙2”号实验室结合现场需求，创新研发了抗低温磁探无人机系统，并在此次冰站作业期间成功完成了原型机现场测试。

　　抗低温磁探无人机系统在冰站上开展原型机现场测试。“雪龙2”号实验室供图

　　“搭载磁力仪的无人机成功探测到冰下1米以上附强电磁场发射线圈的模拟潜标，误差精度在3米以内。”沈悦说，下一步将尽快推动该系统应用于考察实际作业。

　　新发现：更深入认识北冰洋环境变化

　　一系列新发现，为研究理解北冰洋海冰快速变化和生态系统演变奠定科学基础。

　　长期冰站上，考察队员正在切割采集上来的冰坯。新华社记者温竞华 摄

　　考察队在手动温盐深仪剖面观测中，意外捕捉到了海洋内部中尺度涡旋现象。这一重要现象很难捕捉，此前只在中国第2次、第6次北冰洋考察有过类似发现。

　　“我们在海冰覆盖的海洋内部发现了同深度上温盐性质截然不同的水体，这种水体不是当地的，而是从其他地方输送过来的，携带了源头水团的温盐性质。”林龙说，相关信息将为北冰洋水体输运、水团交换、鱼类种群迁移等过程研究提供潜在科学依据。

　　考察队员正在给采集到的冰芯测温。新华社记者温竞华 摄

　　“雪龙2”号还开展了我国北冰洋考察史上第二次长时间连续冰下上层海洋定点湍流观测，观测结果将为研究盛夏快速融冰期海冰和海洋热量交换、揭示海冰消退机理提供宝贵数据支持。

　　策划：陈芳

　　统筹：吴晶

　　记者：温竞华

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