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2023年終中國科技盤點之極地科考篇

樹立極地科考新豐碑

本報記者 張保淑
2023年12月04日06:07 | 來源:人民網-人民日報海外版
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  北京時間2023年9月5日13時55分,中國第13次北冰洋科學考察隊搭乘“雪龍2”號極地科考破冰船抵達北緯90度暨北極點區域。
  圖為考察隊在北極點開展科考作業。
  新華社記者 魏弘毅攝

  中國南極科考站(含目前在建站)分布示意圖。
  新華社發

  中國南極羅斯海新站建筑面積達5244平方米,其主體設計為南十字星造型,設計理念源自鄭和下西洋使用的南十字星導航。建成后,預計可接待度夏考察人員80人,越冬考察人員30人。該站計劃用於開展大氣環境、海洋基礎環境、生物生態等多圈層、多學科的觀監測和科學研究工作。
  圖為羅斯海新站效果圖。
  新華社發

  極地科學考察的時間安排,大體上是根據季節和氣候條件等因素來科學謀劃,對中國這樣的北半球國家而言,其安排與年度周期並不完全一致。具體來說,大約於每年7月上中旬,中國北極科考隊踏上征程,到當年9月下旬凱旋。南極科考隊大約於每年10月11月間開始向南半球進發,到第二年4月5月間回到出發地上海碼頭。像這樣,中國科考隊每年度進行一次北極科考、兩次南極科考,后者分別為前一次科考的下半程和當次科考的上半程。

  2023年,中國極地科考工作就是遵循上述時間安排的慣例進行的。11月底,第40次南極科考隊乘船穿越“咆哮”的西風帶即南緯40度至60度附近,之后繼續向南極地區挺進。11月21日,30多名參與本次科考的隊員已搭乘南極洲際航班飛抵南極,之后乘直升機抵達羅斯海目標區域。幾個月前,中國第13次北極科考隊、第39次南極科考隊都按計劃完成了賦予的任務和使命,取得了豐碩考察成果,尤其是實現了多個“首次”,樹立起極地科考新豐碑。

  

  沖刺建設中國南極第五站

  恩克斯堡島位於約東經164度、南緯75度附近的南極羅斯海特拉諾灣。該地自然條件十分惡劣,特別是常年盛行超強、超干、超冷的離岸風。氣象資料顯示,該地最大風速可達到台風的兩倍,6級以上最大風速的天氣全年達315天,最大風速超過10級的天數佔全年的近一半。據說曾經有幾名極地探險家受困於此,歷經了難以言表的磨難,故而該島又被稱作難言島。

  雖然環境惡劣,但是恩克斯堡島是科考站選址的理想之地,中國第五座南極科考站就選址在這裡,而沖刺完成該站建設就是第40次南極科考的重中之重。對這裡的建站優勢,中國多位極地專家進行了深入闡釋,指出恩克斯堡島所在羅斯海是南極三大灣系之一,該區域沿岸位於東南極冰蓋快速冰流區、羅斯冰架及羅斯海海冰三角地帶,面向太平洋扇區,是南極地區岩石圈、冰凍圈、生物圈、大氣圈等典型自然地理單元集中相互作用的區域,是全球變化的敏感區域,可謂研究地球系統中能量交換、物質交換和圈層相互作用、理解全球氣候變化的“天然實驗室”。

  作為第40次南極科考的先遣隊,30多名考察隊員到達羅斯海新站后,對新站臨時建筑、設備、工程機械、碼頭狀況等進行了檢查,確認臨時建筑完好,設備設施和工程機械正常。電力、通信和生活等方面保障已經建立起來,隊員們隨后開展機械設備恢復、站區積雪清理、場地及道路平整等工作。

  為了推進新站建設,第40次南極科考形成了三艘巨輪同闖南極的空前強大的陣容,即除了執行科學考察、人員運送和后勤補給任務的極地科考船“雪龍”號和“雪龍2”號之外,還有裝載新站建設物資的“天惠”輪貨。12月上旬,建站物資等和后續人員運抵后,建設工作全面展開。預計到年末,建設工作將取得階段性成果,兩個月內將如期建成。屆時,中國將擁有第三座南極常年考察站、首座面向太平洋扇區的南極考察站。

  根據計劃,本次考察期間,中國科學家將圍繞氣候變化對南極生態系統的影響與反饋開展調查,依托“雪龍”號和“雪龍2”號船分別在東南極普裡茲灣、宇航員海,西南極羅斯海、阿蒙森海及南極半島鄰近海域開展生物生態、水體環境、沉積環境、大氣環境及污染物分布綜合調查監測。依托中山站、長城站、昆侖站開展生態系統、近岸海洋環境、土壤環境、地質環境、大氣環境、雪冰環境、空間環境綜合調查監測,深入研究南極在全球氣候環境變化中的作用。

  新機場實現極地航空自主

  空中交通問題一直是中國南極科考的一大制約因素。在2023年4月上旬結束的第39次南極科考中,科考隊員們努力拼搏,在位於東南極大陸拉斯曼丘陵的中山站附近,建成了中國首個南極雪橇式冰雪跑道機場並投入試運行,使中國極地航空事業進入機場自主時代,為后續中國極地航空事業的發展打下了良好基礎。

  早在2015年12月,作為中國南極第一架固定翼飛機“雪鷹601”在中山站附近成功試飛,此后便開始入列極地科學考察,我國也由此開啟了極地科學考察“航空時代”。由於發展極地航空交通較晚,“雪鷹601”雖然已經入列,但是一直沒有自己的起降機場,一直使用俄羅斯進步站冰雪機場作為其大本營運行。沒有自主機場,也沒有獨立自主的極地航空保障體系,進行空中交通運輸和開展空基科考任務都會受到很大影響。

  在南極惡劣環境下,建設適應固定翼飛機“雪鷹601”的機場,必須克服重重困難。為此,有關方面制定了建設方案並分步實施。其中,利用三次南極科考機會,組織專業力量中進行冰雪機場選址,再利用兩次南極科考機會,組織人員和裝備開展試驗性建設。

  第39次南極科考期間,科考隊組織開展機場建設施工作業,先后開展了全球定位、平整和壓緊跑道、24小時環境溫度燒結等工作。經過數天忙碌,機場跑道初步建設完成。經現場檢測,新機場基本達到“雪鷹601”安全起降條件。

  氣象保障是機場運行的必備前提,對於新建的南極機場來說更是如此。為做好本次南極新機場航空氣象保障工作,相關工作人員做了大量的前期准備,通過收集各類文獻、歷史數據,開展了針對東南極區域的氣候背景分析,明確了重點關注要素,如機場雲量、能見度、航線顛簸程度等,制作重點要素氣象預報產品,為“雪鷹601”的安全起降和飛行提供了堅實保障。

  在本次考察過程中,“雪鷹601”共計在中山站附近執飛超過80小時,按計劃完成10項航空調查任務,也驗証了冰雪機場的跑道質量。

  值得一提的是,2022年12月12日到2023年2月25日,科考隊員一次性完成南極中山站-Dome(穹頂)斷面所有站點的南極內陸考察,包括中山站出發基地、泰山站、昆侖站、格羅夫山,共計76天的考察時長創造了中國南極內陸考察歷史上單次內陸冰蓋考察的最長紀錄。此外,本次南極科考還創新使用了中國自主研制的無人機,成功完成了4套潛/浮標回收任務,進一步體現了國產裝備在極地科考的優良性能。

  中國科考船首次抵達北極點

  2023年9月5日13時55分,中國極地科考迎來歷史性時刻,“雪龍2”號極地科考破冰船載著中國第十三次北極科考隊如願抵達北極點,即指地球自轉軸穿過地心與地球表面相交並指向北極星附近的交點。這是中國科考船第一次抵達該區域開展相關調查和科學研究工作,填補了中國極地科考的空白,刷新了中國航海最北紀錄。

  對此次勝利挺進到北極點的原因, “雪龍2”號科考船船長肖志民歸結為四點:一是冰情條件相對好。作為一大全球冷源,北極高緯度地區特別是北極點的溫度極低,海冰厚度和密集程度非常高。然而,“雪龍2”號抵達北極區域時發現,冰情條件比以往航次輕一些,客觀上為考察隊成功抵達北極點創造了條件。二是 “雪龍2”號破冰能力強大。“雪龍2”號是全球第一艘採用船艏、船艉雙向破冰技術的極地科考破冰船,能夠在1.5米厚冰環境中連續破冰航行,是中國極地科考利器。三是后方給予強大支撐。在科考隊行進過程中,遠在祖國的大后方各相關部門及時傳送海冰信息和氣象信息,助力科考隊准確研判海冰情況,合理規劃行進路線,基本上避開了所有密集的海冰區域。四是科考隊經驗豐富、意志堅強。進入極高緯度地區,特別是在北緯89度半到90度之間的航程中,科考隊遭遇導航設備因超出了設計的使用緯度而失靈,海冰信息嚴重不足等困難,他們通過加強值班,根據位置變化反復核驗航行方向等多種應對措施,最終抵達北極點。

  在北極點區域,科考隊開展了綜合調查作業,填補了中國北冰洋考察在北極點區域調查數據的空白。在北極點的科考作業結束后,“雪龍2”號進行了頗具象征意義的舉動,即環繞北極點航行,一舉跨過了地球所有經度,而后開始駛向低緯度。

  本次北極科考內容十分豐富,特別是在洋中脊調查方面,考察隊開展了地質地球物理海底定點觀測、地球物理海面走航觀測等內容,完成海底地震測量、大地電磁測量、地質取樣、潛標布放等多項作業,高效完成預定任務,保障了考察計劃的順利實施,也為相關工作開展積累了寶貴經驗。

  此外,科考隊還完成海冰、環流、黑炭等40多項國家科技計劃項目。

  推進極地科考國際合作

  極地科考是人類共同的事業,中國極地科考是人類認識與和平利用極地事業的重要組成部分,是建設人類命運共同體的偉大實踐之一。2023年,中國繼續大力開展極地科考國際合作並取得豐碩成果。

  作為《南極條約》協商國,中方積極履行相關責任和義務。通過第40次南極科考,中國科考隊員對新站區所在地恩克斯堡島南極特別保護區進行管理、開展羅斯海海洋保護區生態監測,為保護南極生態環境作出貢獻,也為中國參與南極國際治理提供支撐。新站建成后,中國南極科考隊將能夠與周邊其他國家考察站就南極科學考察及保障,開展更加密切的合作,形成推進深入認識南極的合力。

  在第40次南極科考期間,中方計劃開展國際南極科學前沿領域合作研究,其中包括實施與挪威、澳大利亞等多國合作的恩德比地航空調查任務,探究南極冰蓋接地帶這一關鍵數據空白區域的冰-海-基岩相互作用,支持冰蓋物質平衡的精確評估和不穩定性研究﹔與美國、英國、澳大利亞、意大利、韓國、俄羅斯、智利等國開展后勤保障方面的國際合作。

  在第13次北極科考期間,中國和泰國在北冰洋首次開展合作,雙方就新興污染物——微塑料(直徑小於5毫米的塑料顆粒)在大氣、海洋和沉積物中的分布及來源開展調查研究﹔中俄在加克洋中脊開展地球物理綜合調查,雙方就深部地殼結構、岩漿作用和地球動力學等方面開展合作研究。

  在金磚國家合作框架下,中方積極參與極地科考合作。2023年11月,中方代表參加在南非開普敦舉行的金磚國家“海洋與極地科學”專題領域工作組第五屆會議,並就金磚國家海洋與極地領域的項目合作、平台建設、聯合航次、參與“海洋十年”等方面內容進行了闡釋,提出了下一步合作建議,致力於在海洋與極地科學領域打造金磚國家合作典范。

(責編:趙欣悅、袁勃)
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