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综述:中国第七次北极科学考察队圆满完成全部

时间:2016-09-20 21:47来源: 作者: 点击:

综述:中国第七次北极科学考察队圆满完成全部科考任务 “此次北极科考是我国首次在北冰洋地区开展冰区水下声学观测实验,其数据可为未来冰区水下声学观测提供技术基础和技术保障。

中国第七次北极科学考察队日前完成全部科考任务,搭乘“雪龙”船启程返航。

从7月18日抵达第一个作业站位起,考察队在54天内共完成84个海洋综合站位作业,其中在北冰洋区域完成59个站位作业,最北到达北纬82度53分。

据介绍,本次考察涉及物理海洋、海洋气象、海洋地质、海洋化学和海洋生物等多个学科,考察队主要对北极地区的冰、海、大气、融池和生物5方面要素进行了取样、观测和研究。考察队首席科学家李院生表示,本次科考无论任务数量还是科考设备水平都属我国历次北极科考之最。

浮标阵列探秘海冰消融规律

北极科考自然少不了海冰研究。“雪龙”船驶入北极圈后,考察队员发现,预想中大面积浮冰覆盖海面的场景并未如约而至,甚至在北纬75度附近的高纬海域,船身四周浮冰仍然又小又薄,有时还会出现大片开阔的清水区。

这就是北极地区海冰迅速消融的真实写照。受此影响,考察队在北纬79度附近才选定了一块浮冰进行首个冰站作业,这一纬度与此前历次科考相比较为偏北。

考察队首席科学家助理雷瑞波表示,北极海冰的消融将为我国气候带来直接影响。研究结果表明,北极海冰减少与我国冬季降水量增加有直接关联,甚至会为我国带来严寒、冻雨等灾害性天气。

为了解北极海冰的变化规律,考察队一共布放了40个冰基浮标,包括利用直升机在加拿大海盆冰面上布放的由13个浮标组成的浮标阵列,这是我国历次北极科考构建的最为规则的浮标阵列。这些浮标将随海冰一起移动,并将在未来两年内持续记录海冰移动轨迹、冰面积雪累积融化等完整热力学过程。

雷瑞波介绍说,随着海冰的漂移,浮标可以深入北极核心地区,进一步拓展我国北极科考区域。同时,浮标持续发回的数据可以使我国北极科考数据收集工作从夏季持续到冬季,为研究北极海冰快速变化提供重要科学数据,提高我国对未来北极气候变化、海冰变化以及海洋环境变化的预测能力。

声学观测助力水下通信与导航

利用声学技术探知北极,发展极地水下声学通信、导航技术是本次北极科考的重要课题。

本次考察队作业期间共进行了两次冰区水下声学观测实验。每次由“雪龙”船上的发射装置通过高频电台发射信号,考察队员在冰站钻孔架设接收设备接收信号,整个过程耗时约7小时,目的在于研究声音信号在水下远距离传输过程。

“此次北极科考是我国首次在北冰洋地区开展冰区水下声学观测实验,其数据可为未来冰区水下声学观测提供技术基础和技术保障。”考察队员、来自中国科学院声学研究所的副研究员卫翀华说,“实验结果表明,应用现有技术完全可以将北极海冰对水下声学通信的影响降低,这对我国在极地考察中设计和应用水下通信、导航设备具有重要的指导意义。”

探空气球分析北极气象特征

了解北极地区气象要素变化特征是综合认识北极地区环境的重要环节。因此,除了“探海”、“探冰”,“探空”也是考察队的重点工作之一。

除了在甲板、冰站上架设气象站,队员们还在作业期间每天释放两至三个探空气球。这是一种需要两至三人才能环抱的氦气气球,尾巴上拴着一个汉堡大小的方形探空仪,最高可飞至2万米高空。气球释放后便可自下而上测量气压、气温、湿度和风向风速等参数,并用无线电将这些数据实时发回地面接收装置。

每到释放气球时,考察队员都会全副武装,小心翼翼地托着气球,防止它被碰到或被风突然吹走。一旦成功释放,参与“放球”的队员都会像小孩子一样欢呼雀跃。

“我国目前对于极地大气结构特征和变化的观测资料相对匮乏。在极地运用探空气球观测,有助于了解极地大气中高层的结构特征,推断极地天气系统的移动发展,有利于改进极地天气预报的准确率。”考察队员、来自国家海洋环境预报中心的孙虎林说。

融池采水追踪海洋酸化趋势

俯瞰北冰洋上的浮冰,很多表面都有淡蓝或深蓝色的水洼,在阳光下显得晶莹剔透、分外漂亮。它们就是冰面部分融化形成的融池,也被称为“海冰之眼”。

然而,美丽的“海冰之眼”却有可能变成海洋酸化的“帮凶”。考察队员、来自国家海洋局第三海洋研究所的祁第表示,北冰洋融池具有潜在大量吸收大气中二氧化碳的能力。一旦融池吸收了大量二氧化碳,其酸碱度将快速下降。当海冰完全融化后,融池中的酸性淡水进入到偏碱性的表层海水,将导致表层海水酸化加剧。

本次科考,考察队在冰站作业期间对冰面融池进行了水文采样、辐射率观测等一系列作业。专家认为,本次考察所获数据不仅为估算北冰洋融池吸收二氧化碳的程度提供现场观测数据,还将为全面评估融池在北冰洋海洋酸化中所扮演角色提供重要基础。

祁第介绍说,夏季北冰洋融池占全部海冰面积40%至80%。随着全球变暖加剧,北冰洋海冰快速融化,融池面积将同步增加。北冰洋是全球海洋酸化最为严重区域,因此在北冰洋海域开展海洋酸化和融池相关研究意义重大。

底栖拖网聚焦海洋生存环境

考察作业途中最热闹的场景莫过于底栖生物拖网。每次开展底栖拖网,考察队员都会利用“雪龙”船上的绞车钢缆把特制的拖网缓缓沉入海底,“雪龙”船低速航行,带动拖网紧贴海底缓缓拖行。每当拖网“满载而归”,考察队员都会兴奋地上去“围观”网中的海蟹、海星、深海鱼等底栖生物。

考察队员、国家海洋局第三海洋研究所副研究员林和山表示,拖网并不是简单的撒网捕鱼。极地底栖生物具有相对缓慢的生长速度和相对较长的生命周期,对于环境变化也相当敏感,因此,它们对生态系统的潜在变化具有很好的指示作用,观测极地底栖生物的生活状态和群落特征可以对该区域气候变化的长期趋势作出预测。

林和山介绍,本次考察共完成了35次大型底栖生物拖网,在楚克奇海台、门捷列夫海脊等海域约1000米水深捕获了许多海星、海蛇尾等棘皮动物,另外还选择典型站位进行了底表微生物、大型藻类及鱼类肝脏和肌肉等样品的采集,得到了许多非常珍贵的样品和数据,为研究北极地区物种生活范围北移等海洋生物问题提供了珍贵的现场资料。