中国第九次北极科考纪实(七) “中国制造”在北极精彩亮相

路涛

作为中国第九次北极科学考察的重头戏，“冰站”考察工作在此次科考中有一個重大突破——科考队员于2018年8月18日和8月22日先后成功在冰区布放了两套北极海一冰一气无人冰站观测系统。在线观测时间之长、观测要素之多、布放难度之大，都是前所未有的。项目研发副总工程师、现场布放负责人、“九北”首席科学家助理雷瑞波说，如果没有浮冰断裂、北极熊破坏等不可抗拒因素，布放的两套系统预计可以运行一年以上，可为我国获取到宝贵的北极冬季观测数据，弥补我国在这方面观测数据缺失的遗憾。同时，也将为今后研究北极海冰变化过程和机理，准确预计北极气候和海冰变化趋势等提供科学数据支持。

虽说8月是北极的夏季，但冰上浸入骨髓的寒冷却不减分毫。

北京时间2018年8月18日凌晨4时，雷瑞波及其他数十名科考队员开始上冰进行首套“无人冰站”的布放工作。在冰面上作业并非易事。北极气候环境恶劣，野外工作很是艰辛。冰上气温很低，还不时伴随狂风、暴雪以及浓雾，考验着队员身体的承受能力，也给布放工作增添了很大难度。在此环境下，队员们还要一丝不苟地完成很多精细操作，而这些操作全部需要徒手进行，部分队员的手因长期暴露在外被冻得知觉全无。由于安装需要，布线、接线等活儿更是需要长时间跪、趴或是躺在厚达2米的冰面上，同时还得提防着冰裂缝、融池以及北极熊的威胁。

安装自动观测气象塔时，由于气温低，塔架发生冷缩，导致事先打下的螺丝孔位置偏移，作业人员只好重新打孔。从北京带过来的防水胶带也被冻坏了……如果在国内，安装一套气象塔一两个人2小时左右就能完成。而在北极，同样的工作，五六个人协同作业，仍需要5倍左右的时间。

北京时间2018年8月19日9时左右，现场布放工作全部结束。观测数据的成功回传，标志着第一套“无人冰站”布放工作圆满完成。

22日，队员们再接再厉，克服各种困难和突发事件的影响，成功布放了第二套“无人冰站”。我国北极海冰观测工作由此翻开新的一页。

拥有多次“首创”的无人冰站观测系统

我国在北极开展的海冰观测研究工作，特别是在太平洋扇区的工作，已经积累了长达20年的观测数据。但相较于北极环境发生的变化，考察人员目前所能获取到的数据还是非常有限的，远远无法支撑海冰快速变化机制的研究。

近年来，北极海冰变薄趋势显著，甚至远比海冰覆盖范围减少的趋势明显。要想摸清海冰的这种新变化，急需加强对海冰厚度的观测研究。而在现有条件下，考察人员仅能获取北极海冰面积和冬季海冰厚度的遥感观测数据，冬季的海洋、海冰和大气数据很难获得。

为了弥补以往观测要素单一、数据获取不丰富的科研短板，2016年，“北极海-冰-气无人冰站观测系统”正式立项，并被纳入“十三五”国家重点研发计划。2017年2月28日，项目在上海正式启动。按照项目进度要求，“九北”期间要完成试验样机的布放。

考虑到北极恶劣的自然环境和有限的布放保障支持，项目方设计了A、B两型样机、共4个子系统组成的无人冰站方案，在国际上尚属首例。A型样机为海洋运动剖面子系统，侧重于观测上层海洋季节变化及其对海冰的影响;B型样机包括大气边界层观测子系统、海冰观测子系统和上层海洋子系统，侧重于观测天气过程对海冰和上层海洋的影响。

“不要说国内，在国际上，这一方案也尚属首例。”雷瑞波说。

“无人冰站”还包含了多项自主研发的核心技术，如海冰内部光辐射长期观测技术、冰面风速观测防冻雨技术和冰下拖曳剖面长期观测技术等。这些技术均属国际首创。这也是“中国制造”在北极的首次试验性应用。虽然这套系统并非完全自主研发，但是接近80%的自主研发集成率，已是一大突破。有了中国制造的“无人冰站”，科学家就能根据科学需求做出更前沿的研究成果，提高我国在北极环境监测的能力和国际地位。