中國第七次北極科學(xué)考察隊(duì)日前完成全部科考任務(wù)，搭乘“雪龍”船啟程返航。

從７月１８日抵達(dá)第一個作業(yè)站位起，考察隊(duì)在５４天內(nèi)共完成８４個海洋綜合站位作業(yè)，其中在北冰洋區(qū)域完成５９個站位作業(yè)，最北到達(dá)北緯８２度５３分。

據(jù)介紹，本次考察涉及物理海洋、海洋氣象、海洋地質(zhì)、海洋化學(xué)和海洋生物等多個學(xué)科，考察隊(duì)主要對北極地區(qū)的冰、海、大氣、融池和生物５方面要素進(jìn)行了取樣、觀測和研究。考察隊(duì)首席科學(xué)家李院生表示，本次科考無論任務(wù)數(shù)量還是科考設(shè)備水平都屬我國歷次北極科考之最。

浮標(biāo)陣列探秘海冰消融規(guī)律

北極科考自然少不了海冰研究。“雪龍”船駛?cè)氡睒O圈后，考察隊(duì)員發(fā)現(xiàn)，預(yù)想中大面積浮冰覆蓋海面的場景并未如約而至，甚至在北緯７５度附近的高緯海域，船身四周浮冰仍然又小又薄，有時還會出現(xiàn)大片開闊的清水區(qū)。

這就是北極地區(qū)海冰迅速消融的真實(shí)寫照。受此影響，考察隊(duì)在北緯７９度附近才選定了一塊浮冰進(jìn)行首個冰站作業(yè)，這一緯度與此前歷次科考相比較為偏北。

考察隊(duì)首席科學(xué)家助理雷瑞波表示，北極海冰的消融將為我國氣候帶來直接影響。研究結(jié)果表明，北極海冰減少與我國冬季降水量增加有直接關(guān)聯(lián)，甚至?xí)槲覈鴰韲?yán)寒、凍雨等災(zāi)害性天氣。

為了解北極海冰的變化規(guī)律，考察隊(duì)一共布放了４０個冰基浮標(biāo)，包括利用直升機(jī)在加拿大海盆冰面上布放的由１３個浮標(biāo)組成的浮標(biāo)陣列，這是我國歷次北極科考構(gòu)建的最為規(guī)則的浮標(biāo)陣列。這些浮標(biāo)將隨海冰一起移動，并將在未來兩年內(nèi)持續(xù)記錄海冰移動軌跡、冰面積雪累積融化等完整熱力學(xué)過程。

雷瑞波介紹說，隨著海冰的漂移，浮標(biāo)可以深入北極核心地區(qū)，進(jìn)一步拓展我國北極科考區(qū)域。同時，浮標(biāo)持續(xù)發(fā)回的數(shù)據(jù)可以使我國北極科考數(shù)據(jù)收集工作從夏季持續(xù)到冬季，為研究北極海冰快速變化提供重要科學(xué)數(shù)據(jù)，提高我國對未來北極氣候變化、海冰變化以及海洋環(huán)境變化的預(yù)測能力。

聲學(xué)觀測助力水下通信與導(dǎo)航

利用聲學(xué)技術(shù)探知北極，發(fā)展極地水下聲學(xué)通信、導(dǎo)航技術(shù)是本次北極科考的重要課題。

本次考察隊(duì)作業(yè)期間共進(jìn)行了兩次冰區(qū)水下聲學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)。每次由“雪龍”船上的發(fā)射裝置通過高頻電臺發(fā)射信號，考察隊(duì)員在冰站鉆孔架設(shè)接收設(shè)備接收信號，整個過程耗時約７小時，目的在于研究聲音信號在水下遠(yuǎn)距離傳輸過程。

“此次北極科考是我國首次在北冰洋地區(qū)開展冰區(qū)水下聲學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)，其數(shù)據(jù)可為未來冰區(qū)水下聲學(xué)觀測提供技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)保障。”考察隊(duì)員、來自中國科學(xué)院聲學(xué)研究所的副研究員衛(wèi)翀華說，“實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)完全可以將北極海冰對水下聲學(xué)通信的影響降低，這對我國在極地考察中設(shè)計(jì)和應(yīng)用水下通信、導(dǎo)航設(shè)備具有重要的指導(dǎo)意義。”

探空氣球分析北極氣象特征

了解北極地區(qū)氣象要素變化特征是綜合認(rèn)識北極地區(qū)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。因此，除了“探海”、“探冰”，“探空”也是考察隊(duì)的重點(diǎn)工作之一。

除了在甲板、冰站上架設(shè)氣象站，隊(duì)員們還在作業(yè)期間每天釋放兩至三個探空氣球。這是一種需要兩至三人才能環(huán)抱的氦氣氣球，尾巴上拴著一個漢堡大小的方形探空儀，最高可飛至２萬米高空。氣球釋放后便可自下而上測量氣壓、氣溫、濕度和風(fēng)向風(fēng)速等參數(shù)，并用無線電將這些數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)回地面接收裝置。

每到釋放氣球時，考察隊(duì)員都會全副武裝，小心翼翼地托著氣球，防止它被碰到或被風(fēng)突然吹走。一旦成功釋放，參與“放球”的隊(duì)員都會像小孩子一樣歡呼雀躍。

“我國目前對于極地大氣結(jié)構(gòu)特征和變化的觀測資料相對匱乏。在極地運(yùn)用探空氣球觀測，有助于了解極地大氣中高層的結(jié)構(gòu)特征，推斷極地天氣系統(tǒng)的移動發(fā)展，有利于改進(jìn)極地天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。”考察隊(duì)員、來自國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心的孫虎林說。

融池采水追蹤海洋酸化趨勢

俯瞰北冰洋上的浮冰，很多表面都有淡藍(lán)或深藍(lán)色的水洼，在陽光下顯得晶瑩剔透、分外漂亮。它們就是冰面部分融化形成的融池，也被稱為“海冰之眼”。

然而，美麗的“海冰之眼”卻有可能變成海洋酸化的“幫兇”。考察隊(duì)員、來自國家海洋局第三海洋研究所的祁第表示，北冰洋融池具有潛在大量吸收大氣中二氧化碳的能力。一旦融池吸收了大量二氧化碳，其酸堿度將快速下降。當(dāng)海冰完全融化后，融池中的酸性淡水進(jìn)入到偏堿性的表層海水，將導(dǎo)致表層海水酸化加劇。

本次科考，考察隊(duì)在冰站作業(yè)期間對冰面融池進(jìn)行了水文采樣、輻射率觀測等一系列作業(yè)。專家認(rèn)為，本次考察所獲數(shù)據(jù)不僅為估算北冰洋融池吸收二氧化碳的程度提供現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)，還將為全面評估融池在北冰洋海洋酸化中所扮演角色提供重要基礎(chǔ)。

祁第介紹說，夏季北冰洋融池占全部海冰面積４０％至８０％。隨著全球變暖加劇，北冰洋海冰快速融化，融池面積將同步增加。北冰洋是全球海洋酸化最為嚴(yán)重區(qū)域，因此在北冰洋海域開展海洋酸化和融池相關(guān)研究意義重大。

底棲拖網(wǎng)聚焦海洋生存環(huán)境

考察作業(yè)途中最熱鬧的場景莫過于底棲生物拖網(wǎng)。每次開展底棲拖網(wǎng)，考察隊(duì)員都會利用“雪龍”船上的絞車鋼纜把特制的拖網(wǎng)緩緩沉入海底，“雪龍”船低速航行，帶動拖網(wǎng)緊貼海底緩緩?fù)闲小Ｃ慨?dāng)拖網(wǎng)“滿載而歸”，考察隊(duì)員都會興奮地上去“圍觀”網(wǎng)中的海蟹、海星、深海魚等底棲生物。

考察隊(duì)員、國家海洋局第三海洋研究所副研究員林和山表示，拖網(wǎng)并不是簡單的撒網(wǎng)捕魚。極地底棲生物具有相對緩慢的生長速度和相對較長的生命周期，對于環(huán)境變化也相當(dāng)敏感，因此，它們對生態(tài)系統(tǒng)的潛在變化具有很好的指示作用，觀測極地底棲生物的生活狀態(tài)和群落特征可以對該區(qū)域氣候變化的長期趨勢作出預(yù)測。

林和山介紹，本次考察共完成了３５次大型底棲生物拖網(wǎng)，在楚克奇海臺、門捷列夫海脊等海域約１０００米水深捕獲了許多海星、海蛇尾等棘皮動物，另外還選擇典型站位進(jìn)行了底表微生物、大型藻類及魚類肝臟和肌肉等樣品的采集，得到了許多非常珍貴的樣品和數(shù)據(jù)，為研究北極地區(qū)物種生活范圍北移等海洋生物問題提供了珍貴的現(xiàn)場資料。（伍岳）