中智联合南极科考漫记

● 文 ｜ 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院　张宝钢　张媛媛



中智联合南极科考漫记

● 文 ｜ 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院张宝钢张媛媛

早在公元前4世纪，古希腊著名哲学家亚里士多德通过思辨，预言在世界的南方存在着一片大陆，平衡着北方的土地。而直到18世纪70年代，英国航海家詹姆斯·库克进行了人类历史上第一次南极圈内的航行，这片位于地球最南端的大陆，才真正意义上被人类所发现。在此后的几个世纪里，这片神秘的大陆吸引了无数人去征服、去探索。

随着人类文明的发展和技术的进步，在这片极寒极南之地，早已布满了人类的足迹，即便普通人也可以很方便地买到一张南极旅游的船票，一睹南极的风采。然而南极科考对很多人来说依旧是一项充满神秘感的工作。2016年2月10日至3月7日，我国10名科学家参加了中国第32次暨中智第二次联合南极半岛综合科学考察。让我们跟随考察队员的脚步，一起感受一下南极科考的魅力。

此次考察地位于南极半岛和南设得兰群岛，考察队员搭乘智利海军Aquiles号运输舰，在该地区多个地点进行了地质、生态、环境、遥感等多学科的综合考察。本次考察的第一站，是位于南设得兰群岛乔治王岛菲尔德斯半岛，这里有西南极地区唯一的可供大型客机起降的机场——智利马尔什空军机场，以及包括中国长城站在内的多个国家的南极考察站。

严格意义上说，南设得兰群岛不属于南极大陆的一部分，也远未进入南极圈，但南极依旧结结实实地在考察队员到达的第一天给所有人来了一个下马威。2月15日，考察队搭乘DAP客机从智利最南端的城市蓬塔阿雷纳斯到达菲尔德斯半岛。当晚，考察队员们原计划分批次乘冲锋舟登上本次考察的母舰——Aquiles号运输舰。在5名队员登舰后，因天气原因，另外的5名队员被迫取消了原计划，于凌晨时分返回长城站，等待天气的好转。可南极并不想给这段考察一个轻松的开头，很快伴随着11级大风的一场暴风雪持续了30多个小时，提前登船的5位队员吃饭时的表情足以说明这是怎样一种天翻地覆。

☆　Aquiles号上的船舶自动识别系统（AIS）清楚记录下了这30多个小时随波逐流的轨迹，图为暴风雪中Aquiles的AIS记录（数据来源：宝船网）

☆　狭小的船舱内部

☆　经历暴风雪洗礼后船上队员们进餐

长城站卫星通信任务是长城站后勤保障的重点，天线建于2009年，直径6m，位于站区西北角。现天线接收频率为1063.6175MHz，通过地球同步通信卫星与法兰克福站进行通信，带宽理论值可达2M，现由中国联通进行运行维护工作。通信卫星的建成极大方便了站区与雪龙船、国内的通信。对于要在南极度过一整年的越冬队员来说，通信卫星使得他们即使在南极寒冷的冬季也可以随时刷刷朋友圈、和家人聊聊天、了解时事新闻，有助于考察队员排解封闭环境中的孤独感，保障身心健康。

☆　通信卫星天线外观

☆　极轨气象卫星天线

据了解，包括通信卫星在内，长城站现建有3个室外天线，分别负责通信、极轨气象卫星、静止轨道气象卫星数据接收任务。天线周围空旷、无线电干扰小，是理想的数据接收场所。但是受限于极地大风、寒冷、湿度大等恶劣环境影响，有时信号噪声较大。此外设备安装维护成本较高，数据无法实时传输回国内，需每年越冬队员携带回国。

极轨气象卫星为澳大利亚ES&S公司出品的SATRAX-XL卫星接收地面站，地面站建成于2010年，位于气象观测场东侧，天线直径2.4m，采用X和L双频段天线，可接收Terra/Aqua X频段中分辨率成像光谱仪（MODIS）数据和美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的C/HRPT以及风云一号卫星数据。数据覆盖区域为南极半岛、德雷克海峡以及南美洲南端部分区域，主要获取MODIS遥感真彩色影像、云顶气压、云顶高度等30余种数据。系统配有相应软件可以显示和分析所获取的卫星图像产品，获取的气压图等数据是站区进行气象预报的重要资料之一。该地面站现由国家海洋环境预报中心极地研究预报室运行维护。

☆　静止气象卫星天线

☆ 和船上的队员相比，在长城站的队员就“幸福”得多。图为暴雪中的长城站

☆ 长城站可口的面条和热乎乎的被窝

30多个小时后，此次考察队的中方领队、北京师范大学极地与海洋研究中心主任程晓教授在长城站外的Aquiles号运输舰上通过联通的网络发布了这样一条朋友圈：“狂爱中国联通！祖国强大真好！在长城站外海上的智利军舰上居然还可以微信。繁忙的驾驶台。搭乘直升机去岸上接剩余的5名队友。”

因为暴风雪耽搁了整整一天时间，岸上的考察队员被迫选择搭乘直升机登舰，一小时好几千美金的费用毕竟不是小数目，但这就是南极，一切计划都得听“天”的安排。Aquiles的下一站，是真正的南极大陆：位于南极半岛主岛上的智利奥尔金斯（O'higgins）考察站。奥尔金斯站可以看到一口直径近10m的“锅”，据悉是毗邻的德国考察站所建，遗憾的是德国的工程师并没有透露更多有关的信息。

☆　智利伯纳德-奥尔金斯站

由于南极地理位置偏远，远离“文明社会”，卫星技术是保障通信的最为有效的手段。另一方面，由于南极纬度高、干扰小，使卫星地面站与卫星的通信具有得天独厚的地理优势，可以接收到近实时的极轨卫星数据，十分有利于科学研究的开展。因此目前已有很多国家在南极建设了卫星地面站。

中智联合考察的队员们携带了极鹰II型固定翼无人机，相比在长城站进行无人机作业，在野外携带无人机作业更加充满了挑战。

考察队员的第三站，是位于南极半岛Palmer群岛的智利叶尔乔（Yelcho）站，并在这里成功进行了我国固定翼无人机在南极半岛地区的首次无人机作业。在野外考察时进行无人机作业的第一个问题是无人机的运输。极鹰II型固定翼无人机长1.2m，翼展1.8m，机身为泡沫材质，在机型、尺寸、材料的选择上充分考虑了便携、抗风、续航等因素，以适应南极作业的环境。即便如此，整机在拆解装箱后，依然需要一个大提琴箱大小的箱子和将近30kg的重量。而在叶儿乔站，最近的起降场地位于站区后方一个80m高的雪台之上。组装后的飞机风阻较大，考察队员只能将飞机扛上雪台后进行组装。简单来说，就是穿着厚重的衣服、提着不那么顺手的重物、爬上没有台阶的“20层楼”。虽然辛苦，可是当飞机圆满完成既定航线并顺利降落时，看着无人机留在雪地上的痕迹和眼前的这一片神奇的“土地”，一切疲惫感都被一扫而空，这就是南极的魅力吧。

在拜尔斯半岛，考察队员一共完成了4个架次的无人机作业，获得超过40km2的无人机正射遥感影像，最高分辨率达6cm，顺利完成了此次考察任务。

☆　考察队员在现场进行无人机作业

由于南极地理位置偏远，气候条件恶劣，地形环境复杂，存在许多人力不可及之处，无人机、卫星等新技术的出现给许多传统的地质、环境、生态考察提供了新的思路和方法，从而帮助人们更快、更全面地了解和认识南极。一百年前，人们看着星星拉着雪橇，历尽千辛万苦就是为一探神秘的南极，而在不久的将来，也许任何人足不出户就能领略到南极的魅力。