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)。

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。

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。