来源:滚动播报
(来源:i自然全媒体)
近日,执行由自然资源部组织的中国第16次北冰洋考察任务的“雪龙”号、“雪龙2”号极地科考破冰船返回上海。
此次考察由“雪龙2”号、“雪龙”号、“极地”号和“探索三号”四船共同执行,来自国内外79家单位的336名队员组成考察队,考察规模与任务总量均创新高,取得了丰硕的考察成果。
自1999年“雪龙”号首航北冰洋以来,中国北冰洋考察从边缘海域一步步挺进中央冰区,从单船作业发展到“双龙探极”、四船协同。这条挺进之路的每一海里,都在回答同一个问题:在一个快速变暖的北极,人类迫切需要知道什么,又有哪些待解开的科学谜题?
冰海新发现
在认知空白处“落子”
北冰洋中央区,是全球海洋观测网络中数据最稀疏的一页。卫星遥感能够给出全域图像,却难以捕捉冰下的细微变化。
中国第16次北冰洋考察队首席科学家何剑锋介绍,目前仅有中国、美国、加拿大、德国、挪威、瑞典、日本和韩国等少数国家的极地科考破冰船参与北冰洋中央区科学考察,多国仅有单船参与,并且主要集中在北半球夏季。“有限的考察数据极大限制了国际社会对于北冰洋海冰、海洋环境快速变化的认知。”
当北极以数倍于全球平均水平的速率升温,随之而来的是海冰退缩、生态系统重组和洋流格局调整。对这些变化的预测精度,都依赖高密度、高质量的基础观测数据。
中国是北极事务的重要利益攸关方。中国在地缘上是“近北极国家”,是陆上最接近北极圈的国家之一。北极的自然状况及其变化对中国的气候系统和生态环境有着直接的影响,进而关系到中国在农业、林业、渔业、海洋等领域的经济利益。
本次考察把大量作业力量投向了这片“数据荒漠”的核心地带。“通过双船协同作业,我们在北冰洋高纬海域协同完成19个冰站作业和95套冰基浮标布放任务,构建出一个局域无人值守观测阵列,站位和布放的冰基浮标数量均创历史新高。”何剑锋介绍,本次冰站考察区域进一步拓展,覆盖波弗特流涡和穿极流区,可以更为全面地掌握北冰洋高纬不同环境特性海域海冰快速变化的特征;布放的冰基浮标传感器涵盖大气、海冰、海洋、生态,可以更好地解析大气—海冰—海洋相互作用机理;浮标实现无人值守全面观测,有助于更好地掌握北冰洋高纬海域海冰快速变化的机理。
此外,在楚科奇海、加拿大海盆和马卡洛夫海盆,考察队完成了88个海洋综合调查站位,开展浮游生物、中层鱼、底栖生物和微塑料等各类拖网采样74次。其中,在加拿大海盆北部的高纬密集冰区,科研人员发现了一个出乎意料的生态信号:数量可观的极鳕幼鱼和饵料生物在此聚集。这意味着,高纬冰区成为支撑极鳕种群发展的重要区域。楚科奇海获取的上千枚鱼类耳石进一步印证了这片海域普遍存在极鳕等经济鱼种。
地球物理方向的突破同样值得关注。在加克洋中脊东段,考察队获取了跨越2500万年时间尺度的岩石圈电性结构完整记录,发现岩石圈底部界面在约60千米深处呈现近水平延伸。这一观测结果突破了传统板块冷却模型关于板块持续增厚的预测,进一步巩固了我国在北极超慢速扩张洋中脊增生机制研究方面的优势。用通俗的话说,地球的“皮肤”在超慢速扩张的洋中脊处如何生长、如何变形,中国科学家在北极找到了一个关键证据。
本次考察中,科研人员还在加克洋中脊东段海底深渊发现了一个新的巨大热液羽流区,为深海极端环境下的物质循环和生命过程研究提供了新的窗口。
这些发现的意义,不仅在于刷新了几项“首次”,更在于它们指向同一个方向:北极的变化远比模型预测的更为复杂,而中国正在从“数据的使用者”转变为“关键数据的生产者”。
冰上“朋友圈”
多维度开展国际合作
极地科学从来不是一国之事。中国倡导构建人类命运共同体,是北极事务的积极参与者、建设者和贡献者,努力为北极发展贡献中国智慧和中国力量。
正因如此,中国极地考察从一开始就嵌入了国际合作网络——1999年首次北极考察期间,中国便向国际科学家开放了部分名额。二十余年后,这种开放已经演变为更深层的协同作业。
本次考察的国际合作在多个维度同步展开。“雪龙2”号与法国“塔拉极地站”的协作是其中最具象征意义的一项。“塔拉极地站”是专门用于随北冰洋浮冰漂流观测的新型科考平台,其自身航行和破冰能力较弱,需由破冰船协助抵达冰区。2025年中法双方达成意向,中方将为“塔拉极地站”的首次科考任务破冰引航。2026年,经自然资源部批准,这一国际合作事项被纳入中国第16次北冰洋考察任务。
在北纬80度以北的北冰洋中央区,执行中国第16次北冰洋考察任务的“雪龙2”号考察船为法国“塔拉极地站”科考平台破冰引航110海里,帮助其顺利抵达并固定于目标浮冰,开启首次越冬漂流考察任务。
抵达预定浮冰后,考察队在“塔拉极地站”附近的两块浮冰上布设2个冰站,并环绕冰站各布设6个海冰漂移浮标,与法方的观测站形成阵列,共同获取冬季和跨年的海冰数据。
中国第16次北冰洋考察队领队王金辉表示,这次行动生动践行了“尊重、合作、共赢、可持续”的中国北极政策理念,彰显了中国作为北极事务积极参与者、建设者、贡献者的责任担当,也为深化北极国际科研合作,推动国际社会更好地认识北极、保护北极作出了中国贡献。
与德国阿尔弗雷德·魏格纳极地与海洋研究所的鱼类联合调查,则为北极渔业治理提供了关键科学支撑。双方科学家在楚科奇海台(北冰洋中楚科奇海的海底高地)发现的大量鱼类耳石,显示该区域历史上曾存在大量鳕鱼种群。这些数据将为《预防中北冰洋不管制公海渔业协定》的履约工作提供科学支撑,并为中国开展进一步国际合作创造良好条件。
本次考察期间,2名来自俄罗斯南北极研究所的科学家在“雪龙2”号上开展海冰走航观测,合作内容新增大气基础环境、船舶动能等要素,丰富了我国北极海冰观测经验,提升了服务北极航道的能力;2名来自泰国的科学家在“雪龙”号上与中方联合开展生物化学方面的研究……一系列的合作进展也在不断展现中国的北极政策目标——认识北极、保护北极、利用北极和参与治理北极,维护各国和国际社会在北极的共同利益,推动北极的可持续发展。
冰区“中国造”
装备自主化取得新突破
在极地科考中,观测装备是科学家的“感官”。能够看见什么、感知什么,很大程度上取决于手中的工具。近年来,中国极地考察越来越多的关键观测设备实现了自主可控。
“本次考察布放了各类海洋和海冰浮标114套,在北冰洋关键海区形成综合立体观测阵列,国产化率达到97%。”何剑锋介绍,冰站作业所使用的冰基浮标,全部为国产装备,为后续观测阵列的维护奠定了技术基础。
这个数字的背后,是一系列自主研发装备的规模化验证。新研发的冰基海洋剖面浮标显著提升了我国冰下深水海洋环境的观测能力;强耦合海底地震仪显著提升了地震信号的信噪比;长周期海底电磁仪有效压制了低频磁场观测噪声;生态无人冰站集合冰海气和生物等多种观测要素,布放首日即捕捉到了冰下极鳕活动影像;海底生物影像观测系统首次实现海底鱼类和底栖生物全年观测。
北极高纬通信技术应用的重要突破同样意义重大。本次考察期间,考察队利用国产卫星宽带终端、“星话”系统和FTP传输软件,实现“雪龙”号、“极地”号、“探索三号”与国内即时消息互通、视频通话和文件传输。冰站作业期间,“雪龙”号在北纬86度通过卫星互联网船载设备与位于南纬75度的中国南极秦岭站实现视频通话和数据传输,创造了我国国产卫星通信最大纬度跨度纪录。这意味着,中国极地考察通信实现了自主可控、数据不出境,即便在最极端的地理条件下,也可保障信息安全。
从“雪龙”号首航北冰洋时的边缘试探,到如今四船协同、国产装备规模化组网,中国北极考察走出了一条清晰的能力建设之路。装备技术的自主突破与人才的接续,为人类深入理解和有效应对全球气候变化、推进北极可持续发展提供了有力支撑。
过去几十年,北极海冰的快速消融是全球最显著的气候变化现象之一。中国极地科考破冰船的每一次返航,带回的不仅是样品和数据,更是一种承诺:在这片关乎全球气候命运的海域,中国正在用扎实的观测、开放的协作和自主的技术,为北极的永续发展贡献中国力量。
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