中國(guó)第九次北極科考冰上作業(yè)結(jié)束

“中國(guó)造”無(wú)人冰站首次在北極“上崗”

科考隊(duì)員正在布放無(wú)人冰站 攝影/本報(bào)記者 李巖

隨著最后一個(gè)短期冰站作業(yè)結(jié)束，8月25日，自然資源部組織的中國(guó)第九次北極科考(以下簡(jiǎn)稱“九北”)冰上作業(yè)宣告順利完成，這也意味著雪龍船將正式調(diào)轉(zhuǎn)船頭開(kāi)始南行駛離冰區(qū)。科考隊(duì)領(lǐng)隊(duì)朱建鋼稱：“‘九北’到達(dá)的最北端位于北緯84°48′，此行冰上作業(yè)基本完成了預(yù)先計(jì)劃的任務(wù)目標(biāo)。”

從8月11日第一個(gè)短期冰站算起，歷時(shí)15天、跨越5個(gè)緯度，“九北”共開(kāi)展9個(gè)短期冰站和一個(gè)長(zhǎng)期冰站作業(yè)。科考隊(duì)首席科學(xué)家魏澤勛告訴北京青年報(bào)記者，雖然在完成冰站作業(yè)后將開(kāi)始返航，可是回程中還有很多其他調(diào)查工作，任務(wù)繁重。另外，冰上作業(yè)這15天里，常規(guī)斷面調(diào)查同時(shí)也是交錯(cuò)進(jìn)行的，“在溫度低、紫外線強(qiáng)、風(fēng)大這樣的惡劣條件下，隊(duì)員們?cè)跇O地冰區(qū)完成了海冰物理、冰面氣象、水文、光學(xué)、生物、化學(xué)等學(xué)科的多個(gè)作業(yè)項(xiàng)目。”

“和以往的北極科考相比，‘九北’冰上作業(yè)涉及的學(xué)科和種類沒(méi)有太大差別。”但科考隊(duì)首席科學(xué)家助理雷瑞波總結(jié)稱，這次冰上作業(yè)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是加強(qiáng)了無(wú)人值守觀測(cè)系統(tǒng)的布放，包括3套自動(dòng)氣象站、2套無(wú)人冰站、3個(gè)海洋剖面浮標(biāo)、24個(gè)海冰物質(zhì)平衡浮標(biāo)、15套海冰漂移浮標(biāo)等。“此次布放的無(wú)人觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)量創(chuàng)下歷次北極科考之最，并且其中大部分(約占80%)均為我國(guó)自主研發(fā)或集成。”雷瑞波說(shuō)，這些將為研究北極地區(qū)氣、海、冰的相互作用過(guò)程及其對(duì)北極生態(tài)系統(tǒng)和海洋環(huán)境的影響提供有力支撐。

值得一提的是，在大量自主研發(fā)的系統(tǒng)中，首次成功布放的無(wú)人冰站觀測(cè)系統(tǒng)是當(dāng)之無(wú)愧的明星產(chǎn)品。雷瑞波稱，該系統(tǒng)由4個(gè)子系統(tǒng)組成，通過(guò)對(duì)大氣、海冰、海水三個(gè)層面的連續(xù)觀測(cè)，可獲取完整的海冰生長(zhǎng)消融過(guò)程中氣-海-冰相互作用的數(shù)據(jù)，“這對(duì)研究三者相互作用的機(jī)理至關(guān)重要，獲得的數(shù)據(jù)還可用來(lái)優(yōu)化海冰模式的參數(shù)化方案等。”

釋疑

自研無(wú)人冰站將解決什么難題？

22日，無(wú)人冰站觀測(cè)系統(tǒng)(無(wú)人冰站)布放完成。科考隊(duì)首席科學(xué)家助理雷瑞波告訴北青報(bào)記者，這是“九北”行程中布放的第二套無(wú)人冰站，“目前兩套系統(tǒng)均運(yùn)行正常，這意味著我國(guó)自主研發(fā)的無(wú)人冰站在北極首次布放成功。”

四套子系統(tǒng)組成“無(wú)人冰站”

“無(wú)人冰站”是指無(wú)人值守、可長(zhǎng)期在冰上運(yùn)行的觀測(cè)系統(tǒng)，其采集的數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星自動(dòng)傳回國(guó)內(nèi)。

北青報(bào)記者了解到，這套觀測(cè)系統(tǒng)依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，由自然資源部下屬的中國(guó)極地研究中心牽頭，自然資源部第一海洋研究所、中國(guó)氣象科學(xué)研究院、中國(guó)海洋大學(xué)等單位共同參與研發(fā)。

這套系統(tǒng)分別由大氣邊界層觀測(cè)子系統(tǒng)(氣象塔)、海冰觀測(cè)子系統(tǒng)(主浮標(biāo))、上層海洋固定層位觀測(cè)子系統(tǒng)(副浮標(biāo))和拖曳式海洋剖面觀測(cè)子系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)組成，計(jì)劃使用一年以上。

無(wú)人冰站安裝完成后，冰面上除了高達(dá)5米的氣象塔格外顯眼，其余幾個(gè)冰上浮標(biāo)則十分“低調(diào)”。這些浮標(biāo)連接著很多纜線和探測(cè)儀，布放成功后便被“埋藏”在冰面之下。

雷瑞波解釋稱，氣象塔觀測(cè)的是大氣和海冰之間的界面通量；主浮標(biāo)所觀測(cè)的是積雪和海冰的一些參數(shù)，以了解它們的生長(zhǎng)、消融過(guò)程；上層海洋固定層位觀測(cè)子系統(tǒng)主要是觀測(cè)冰下固定30米水深的海水溫度、鹽度等；拖曳式海洋剖面觀測(cè)儀通過(guò)纜線收放可在水中上下運(yùn)動(dòng)，每天獲取兩個(gè)剖面的海水溫度、鹽度等數(shù)據(jù)，其最大下潛深度為120米。

為什么要單獨(dú)設(shè)計(jì)固定層位的副浮標(biāo)？雷瑞波說(shuō)，副浮標(biāo)不需要運(yùn)動(dòng)，其采樣頻率便可以設(shè)計(jì)得高一些，比如一個(gè)小時(shí)一次，“因?yàn)槔m(xù)航電量的限制，以同樣的標(biāo)準(zhǔn)去要求運(yùn)動(dòng)式觀測(cè)儀器顯然不現(xiàn)實(shí)，其被設(shè)計(jì)為一天運(yùn)動(dòng)兩次，采樣頻率要低很多。”

可以獲取一整個(gè)周期的數(shù)據(jù)

通過(guò)上述系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣、海冰、海水三個(gè)層面的連續(xù)觀測(cè)，以獲取一個(gè)完整的海冰生長(zhǎng)消融過(guò)程中氣-海-冰相互作用的數(shù)據(jù)。

“實(shí)際上，針對(duì)氣-海-冰三個(gè)層面的綜合觀測(cè)正是這套系統(tǒng)最核心的創(chuàng)新之處。”雷瑞波說(shuō)，這是我國(guó)首次在北極成功布放該系統(tǒng)，從全球來(lái)看也是類似系統(tǒng)的首次布放。

北青報(bào)記者了解到，我國(guó)歷次北極科考都選在夏天進(jìn)行，冬季觀測(cè)數(shù)據(jù)很難獲取，這相當(dāng)于對(duì)海冰生消過(guò)程的觀測(cè)缺失了一環(huán)。“以往布放的一些進(jìn)口浮標(biāo)也可以工作到冬天，因此冬天的數(shù)據(jù)我們并非一點(diǎn)都沒(méi)有，但觀測(cè)的參數(shù)比較單一，獲取數(shù)據(jù)的豐富程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。通過(guò)自主研發(fā)的這套系統(tǒng)，大氣、海冰、上層海洋三個(gè)層面中各個(gè)通量的參數(shù)基本都囊括其中。”雷瑞波解釋，這套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷就是為了獲取全面、連續(xù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，以彌補(bǔ)以前缺失的一環(huán)。

“如果沒(méi)有浮冰斷裂、北極熊破壞等不可抗拒因素，布放的兩套系統(tǒng)預(yù)期可以運(yùn)行一年以上，那么就可以成功獲取一整個(gè)周期的數(shù)據(jù)。”雷瑞波說(shuō)，雖然一兩個(gè)布放站點(diǎn)的數(shù)據(jù)難以被直接用來(lái)做數(shù)值模式預(yù)測(cè)，但已經(jīng)足夠去展現(xiàn)一整年中大氣、海洋、陽(yáng)光對(duì)于海冰的影響機(jī)理。

還不具備設(shè)立有人冰站條件

相對(duì)于無(wú)人冰站，美俄等少數(shù)國(guó)家也在北極進(jìn)行過(guò)有人值守冰站的嘗試。

“所謂‘有人冰站’，就像我們的短期冰站作業(yè)一樣，可以滿足幾十位隊(duì)員同時(shí)進(jìn)行作業(yè)。有人冰站會(huì)持續(xù)好幾個(gè)月甚至一年，其能進(jìn)行的觀測(cè)項(xiàng)目肯定要比無(wú)人冰站豐富得多。”雷瑞波稱，一般來(lái)講，有人冰站有兩種實(shí)現(xiàn)形式，“一種是以科考船自身作為平臺(tái)在北極地區(qū)長(zhǎng)期值守，可以形象地表述為把船凍在冰里。隊(duì)員每天作業(yè)結(jié)束后就回到船里休息、生活。此外，冬季里北冰洋海冰可以滿足起降固定翼飛機(jī)的條件，那么另一種模式下隊(duì)員會(huì)在冰上建造簡(jiǎn)易住房，由固定翼飛機(jī)定期來(lái)運(yùn)送人員和補(bǔ)給物資。”

不過(guò)，不論哪一種模式，有人值守的冰站成本都會(huì)比無(wú)人的高很多。雷瑞波告訴北青報(bào)記者，有人冰站雖好，但有條件進(jìn)行有人冰站項(xiàng)目的國(guó)家還很少，“我們目前在北極還沒(méi)有條件去做有人冰站主要有兩個(gè)原因，一個(gè)是我們目前在北極科考上的投入確實(shí)還沒(méi)有那么多。另外一個(gè)原因是，我們目前只擁有一艘具備破冰能力的科考船——雪龍船。除了北極科考，雪龍船還要承擔(dān)南極科考，因此要想讓雪龍船在北極地區(qū)長(zhǎng)期停留用作科考平臺(tái)并不現(xiàn)實(shí)。”

揭秘

什么情況下才能向北極熊開(kāi)槍？

“九北”每次冰上作業(yè)，都會(huì)有幾個(gè)隊(duì)員的崗位被安排在冰面的最深處，不得離開(kāi)站定位置，他們是北極科考中的防熊隊(duì)員。在9個(gè)短期冰站和一個(gè)長(zhǎng)期冰站作業(yè)過(guò)程中，為確保萬(wàn)無(wú)一失，防熊隊(duì)員被要求最先下船、最后回船。

饑餓的北極熊容易襲擊人類

“九北”行程已經(jīng)過(guò)半，截至發(fā)稿，北青報(bào)記者已經(jīng)和北極熊三次偶遇。

北青報(bào)記者在望遠(yuǎn)鏡中觀察到，北極熊體態(tài)豐腴、毛發(fā)潔白，外表“萌”是隊(duì)員們對(duì)它的一致評(píng)價(jià)。然而，防熊工作負(fù)責(zé)人、科考隊(duì)領(lǐng)隊(duì)朱建鋼提醒說(shuō)，不要被北極熊的外表“蒙蔽”，“北極熊可以算作北極地區(qū)食物鏈最頂端的‘王者’，其捕食能力很強(qiáng)、奔跑速度很快，我們的雪地摩托都不一定能跑得過(guò)它。也正因如此，冰上作業(yè)除了防止落水，防熊同樣是最為重要的安全保障工作。”

據(jù)了解，北極熊嗅覺(jué)靈敏，在很遠(yuǎn)的距離外就能聞到食物氣味。“北極熊最喜歡的食物是海豹，一般而言它并不喜歡主動(dòng)襲擊人類。”朱建鋼介紹稱，但目前由于食物減少，北極熊長(zhǎng)期處于饑餓的狀態(tài)，甚至出現(xiàn)了熊吃熊的情況，那么其襲擊人類的風(fēng)險(xiǎn)就比以往更高了。

直升機(jī)和北極熊的“貓鼠游戲”

朱建鋼告訴北青報(bào)記者，從全世界范圍看，英國(guó)組織的上百人科考隊(duì)集體失蹤事件恐怕要算作北極科考中最慘重的悲劇，“雖然沒(méi)有確切證據(jù)，但業(yè)內(nèi)人士分析稱很有可能是迷路后遭到了北極熊的襲擊，最終導(dǎo)致科考隊(duì)全軍覆沒(méi)。”

中國(guó)組織的北極科考，也同樣遭遇過(guò)北極熊。朱建鋼說(shuō)，第二次北極科考在進(jìn)行長(zhǎng)期冰站作業(yè)時(shí)曾遇到過(guò)北極熊接近，當(dāng)時(shí)，正準(zhǔn)備作業(yè)的隊(duì)員們立刻放下設(shè)備進(jìn)行避險(xiǎn)，隨船的直升機(jī)升空開(kāi)始對(duì)北極熊進(jìn)行驅(qū)離。“北極熊由于害怕低空飛行的直升機(jī)，會(huì)逃離冰站現(xiàn)場(chǎng)。但是那次驅(qū)熊時(shí)發(fā)生了一個(gè)非常有意思的事情，跑出一段距離后，那頭北極熊或許是體力不支，最后將頭埋進(jìn)雪中一動(dòng)不動(dòng)，一副聽(tīng)天由命的樣子。可當(dāng)直升機(jī)返航、隊(duì)員重新開(kāi)始作業(yè)后，那頭北極熊又慢慢地向冰站走來(lái)，使得我們?cè)俅沃兄箍瓶甲鳂I(yè)進(jìn)行驅(qū)熊，當(dāng)天直升機(jī)和北極熊這樣的‘攻防’反復(fù)了好幾次。”

船員們還兼職擔(dān)任“防熊員”

如果說(shuō)利用直升機(jī)驅(qū)熊是防熊過(guò)程中的“出擊”，那么組織防熊隊(duì)員站崗值班便可算作“防守”。

朱建鋼介紹說(shuō)，“九北”防熊隊(duì)一共有15名隊(duì)員，均由船員兼職擔(dān)任，他們中間有駕駛員、水手甚至廚師。“防熊隊(duì)在站崗值勤時(shí)以觀察、發(fā)現(xiàn)為主，發(fā)現(xiàn)北極熊后要第一時(shí)間通知雪龍船駕駛臺(tái)并組織科考隊(duì)員避險(xiǎn)、撤離。其中，短期冰站作業(yè)時(shí)間相對(duì)較短不會(huì)設(shè)置蘋(píng)果屋(冰上設(shè)置的臨時(shí)安全屋)，那么隊(duì)員就撤到黃河艇上。長(zhǎng)期冰站設(shè)有蘋(píng)果屋，隊(duì)員依據(jù)就近原則撤到蘋(píng)果屋中或返回至雪龍船。這中間我們要求，防熊隊(duì)員要在掩護(hù)最后一名科考隊(duì)員安全撤離后才可以撤離，不能自己先撤離。”

北青報(bào)記者了解到，按照防熊計(jì)劃要求，短期冰站作業(yè)設(shè)立兩個(gè)防熊崗哨，長(zhǎng)期冰站上設(shè)立三個(gè)。短期冰站由于需要乘坐黃河艇擺渡至浮冰，因此四五個(gè)小時(shí)的作業(yè)時(shí)間內(nèi)兩名防熊隊(duì)員不再輪班，全程站崗放哨。長(zhǎng)期冰站由于作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，防熊崗哨分為上下午兩個(gè)班次，每三名防熊隊(duì)員值一個(gè)班次。

隊(duì)員不允許隨意射擊北極熊

“由于有防熊需求，自然資源部極地研究中心具有持槍、用槍資質(zhì)，因此我們的防熊隊(duì)員也是持槍站崗。但是我們要求隊(duì)員不到萬(wàn)不得已不能向北極熊開(kāi)槍。”負(fù)責(zé)槍械管理工作的雪龍船副政委、輪機(jī)長(zhǎng)吳健告訴北青報(bào)記者，歷次北極科考中防熊隊(duì)從未對(duì)北極熊“動(dòng)武”，持槍的目的主要還是以防萬(wàn)一。

吳健介紹稱，防熊隊(duì)員的用槍規(guī)定很嚴(yán)格，即便在站崗期間也要做到槍、彈分離，只有在發(fā)現(xiàn)北極熊后才可將彈夾裝入槍支，情況危急時(shí)才可打開(kāi)槍上保險(xiǎn)。“為避免誤傷，即便真到了必須開(kāi)槍之時(shí)，防熊隊(duì)員也要考慮自己、北極熊和科考隊(duì)員的站位問(wèn)題。比如，有科考隊(duì)員在熊身后不能開(kāi)槍，槍口和北極熊中間站有科考隊(duì)員時(shí)不能開(kāi)槍等。”

因此，防熊隊(duì)員的一項(xiàng)硬性指標(biāo)是考取持槍證。吳健介紹稱，選拔和培養(yǎng)防熊隊(duì)員時(shí)多數(shù)會(huì)傾向于年輕、視力優(yōu)秀的船員，進(jìn)行防熊教育后再由單位委派至武警部隊(duì)學(xué)習(xí)槍械使用并考取持槍證，“雪龍船有很多船員都是從部隊(duì)上轉(zhuǎn)業(yè)而來(lái)，這些船員對(duì)槍械相對(duì)更熟悉一些，在防熊工作中這也算是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。”

本組文/本報(bào)記者 李巖