中國第九次北極科考紀實(七)　“中國制造”在北極精彩亮相

路濤

作為中國第九次北極科學考察的重頭戲，“冰站”考察工作在此次科考中有一個重大突破——科考隊員于2018年8月18日和8月22日先后成功在冰區布放了兩套北極海一冰一氣無人冰站觀測系統。在線觀測時間之長、觀測要素之多、布放難度之大，都是前所未有的。項目研發副總工程師、現場布放負責人、“九北”首席科學家助理雷瑞波說，如果沒有浮冰斷裂、北極熊破壞等不可抗拒因素，布放的兩套系統預計可以運行一年以上，可為我國獲取到寶貴的北極冬季觀測數據，彌補我國在這方面觀測數據缺失的遺憾。同時，也將為今后研究北極海冰變化過程和機理，準確預計北極氣候和海冰變化趨勢等提供科學數據支持。

雖說8月是北極的夏季，但冰上浸入骨髓的寒冷卻不減分毫。

北京時間2018年8月18日凌晨4時，雷瑞波及其他數十名科考隊員開始上冰進行首套“無人冰站”的布放工作。在冰面上作業并非易事。北極氣候環境惡劣，野外工作很是艱辛。冰上氣溫很低，還不時伴隨狂風、暴雪以及濃霧，考驗著隊員身體的承受能力，也給布放工作增添了很大難度。在此環境下，隊員們還要一絲不茍地完成很多精細操作，而這些操作全部需要徒手進行，部分隊員的手因長期暴露在外被凍得知覺全無。由于安裝需要，布線、接線等活兒更是需要長時間跪、趴或是躺在厚達2米的冰面上，同時還得提防著冰裂縫、融池以及北極熊的威脅。

安裝自動觀測氣象塔時，由于氣溫低，塔架發生冷縮，導致事先打下的螺絲孔位置偏移，作業人員只好重新打孔。從北京帶過來的防水膠帶也被凍壞了……如果在國內，安裝一套氣象塔一兩個人2小時左右就能完成。而在北極，同樣的工作，五六個人協同作業，仍需要5倍左右的時間。

北京時間2018年8月19日9時左右，現場布放工作全部結束。觀測數據的成功回傳，標志著第一套“無人冰站”布放工作圓滿完成。

22日，隊員們再接再厲，克服各種困難和突發事件的影響，成功布放了第二套“無人冰站”。我國北極海冰觀測工作由此翻開新的一頁。

擁有多次“首創”的無人冰站觀測系統

我國在北極開展的海冰觀測研究工作，特別是在太平洋扇區的工作，已經積累了長達20年的觀測數據。但相較于北極環境發生的變化，考察人員目前所能獲取到的數據還是非常有限的，遠遠無法支撐海冰快速變化機制的研究。

近年來，北極海冰變薄趨勢顯著，甚至遠比海冰覆蓋范圍減少的趨勢明顯。要想摸清海冰的這種新變化，急需加強對海冰厚度的觀測研究。而在現有條件下，考察人員僅能獲取北極海冰面積和冬季海冰厚度的遙感觀測數據，冬季的海洋、海冰和大氣數據很難獲得。

為了彌補以往觀測要素單一、數據獲取不豐富的科研短板，2016年，“北極海-冰-氣無人冰站觀測系統”正式立項，并被納入“十三五”國家重點研發計劃。2017年2月28日，項目在上海正式啟動。按照項目進度要求，“九北”期間要完成試驗樣機的布放。

考慮到北極惡劣的自然環境和有限的布放保障支持，項目方設計了A、B兩型樣機、共4個子系統組成的無人冰站方案，在國際上尚屬首例。A型樣機為海洋運動剖面子系統，側重于觀測上層海洋季節變化及其對海冰的影響;B型樣機包括大氣邊界層觀測子系統、海冰觀測子系統和上層海洋子系統，側重于觀測天氣過程對海冰和上層海洋的影響。

“不要說國內，在國際上，這一方案也尚屬首例?！崩兹鸩ㄕf。

“無人冰站”還包含了多項自主研發的核心技術，如海冰內部光輻射長期觀測技術、冰面風速觀測防凍雨技術和冰下拖曳剖面長期觀測技術等。這些技術均屬國際首創。這也是“中國制造”在北極的首次試驗性應用。雖然這套系統并非完全自主研發，但是接近80%的自主研發集成率，已是一大突破。有了中國制造的“無人冰站”，科學家就能根據科學需求做出更前沿的研究成果，提高我國在北極環境監測的能力和國際地位。