科技日报记者 陈瑜
近日，中国第16次北冰洋考察队队员彭景平搭乘“雪龙”号返回上海。
万里之外，他在本航次冰站作业中成功布设的国产冰基海洋剖面浮标仍在“站岗值守”，填补“雪龙”号撤离后的时间窗口，解码北冰洋四季演变的奥秘。
1999年，我国启动首次北极考察。如今，依托有限的北冰洋夏季作业窗口期完成设备布设，以无人化设备接替人工开展长期值守，实现北冰洋全季节、全时段、立体化常态化观测，已成为我国北冰洋考察的全新常态。
考察队副领队、首席科学家何剑锋表示，历经二十余年发展，如今，国产化极地考察装备数量持续攀升、品类不断完善，正向无人化、自动化、智能化深度迭代。这些装备大幅替代重复性人工操作，让科研人员得以聚焦核心的数据分析、机理探究与科学研究，全面提升我国极地考察的科研质量与整体水平。
从夏季短时采样到全年连续值守
潜标，顾名思义，潜在水下。它是大洋考察常用的观测手段之一，也是环境监测的“深海哨兵”。整套设备依托千米级凯夫拉绳，按需搭载传感器、浮球、配重块等。重块落在哪，这串“珍珠”就锚定在哪，实现定点长期值守观测。
考察队“雪龙”号海洋调查队队长秦川说，以往北冰洋考察依托船舶走航及站位作业，仅能完成夏季短期探测。这好比是给北冰洋开展的“年度单次体检”，难以完整地反映北冰洋年度演变规律。
潜标稳固锚定千米深海，不受极夜、海冰、风浪及作业窗口限制。潜标搭载多类高精度传感器，持续监测海水温度、盐度、海流等关键要素，可完整记录海域一整年的水体环境演变规律，为北极水体环境和气候变化研究提供连续、系统的基础数据。
此次考察中，我国在北冰洋中央区即公海区布放了多套国产潜标。
何剑锋表示，北冰洋公海区面积达280万平方公里，海冰漂移速度快，单点观测难以反映全域特征。多套潜标组网布设，构建起大范围、长时序、立体化的北冰洋动态监测网络，为认知北极快速变化、提升极地气候预测能力提供有力支撑。
从单设备独立探测到多装备组网联测
北极海冰是全球气候变化的核心“放大器”与“风向标”。海冰，是大气和海洋之间的天然屏障，也是缓冲调节器。
随着全球变暖加剧，北极海冰加速消融，反照率大幅下降，海洋吸收太阳辐射激增，海气热量交换失衡，进一步加剧北极变暖趋势，形成恶性循环。因此，精准监测海冰冻融变化，是北冰洋考察的重头戏。
依托国产化装备矩阵，本次考察实现由“表层粗测”向“精细化分层探测”的跨越。
自7月15日起，考察队“雪龙”号海冰调查队队长屈猛组织海冰队队员，在船舶走航期间，开展了近两个月的海冰人工观测，系统记录海冰密集度、类型、尺寸、厚度以及积雪厚度等数据，并与卫星遥感观测数据互补校验。
屈猛告诉记者，通过人工和卫星遥感观测，只能看到海冰最表面的细微变化，无法反映冰层内部差异。本次大规模投入使用的国产冰基海洋剖面浮标可以通过温度链，精准测出海冰和冰下海洋不同深度、不同层位的温度数据，通过长期自动化连续观测，清晰展现海冰和海水的细微变化，为研究全球变暖、北极放大效应、海冰冻融过程提供高精度数据。
历经十余年攻关，物质平衡浮标已实现国产化，并在今年实现大规模布放。此外，考察队首次使用运载无人机远距离投放海冰漂移浮标。这些浮标配有北斗卫星定位系统和通信模块。它跟着海冰一起漂移，能实时记录海冰的移动速度、方向和形变特征。考察队利用无人机搭载光学相机、热红外成像仪和激光雷达等载荷，结合多源卫星遥感平台，对海冰表面进行多模态协同遥感观测。这些数据既可以互相验证，也让海冰观测变得更精细、更立体。
在屈猛看来，各类国产装备分工互补、组网协同，极大地提升了北极海冰观测的系统性与精准度。
从文献样品分析到原位精细观测
极鳕，北极本土物种，也被认为是反映北极生态系统的重要物种。受多方面因素制约，长期以来，我国科研人员很难获取相关样品，多是通过资料文献开展研究。
本次考察中，考察队在加拿大海盆北部高纬度密集冰区不仅发现并捕获5尾极鳕幼鱼，还通过布设在高纬度冰区的“生态无人冰站观测系统”的冰下影像观测模块，获取到极鳕幼鱼活动的影像记录。
何剑锋告诉记者，这是“生态无人冰站观测系统”今年首次在北极开展应用示范。它可随浮冰漂流，可实现对全年完整海冰融化和冻结过程中海洋物理和生态环境演变的立体观测。比如，能更好地了解北极冰下的生物如何在极夜过冬，怎样在极昼迎来第一缕阳光，这也填补了我国北极冰下原位生态观测的空白。
国产装备的成熟迭代，源于极地严苛环境的实战淬炼。何剑锋表示，本航次采用国产设备与进口设备比对测试的作业方式，依托北极复杂严苛的真实场景校验设备精度、查找技术短板、优化设备性能，持续推动极地科考装备迭代升级。
“立足我国完备的工业体系与持续突破的技术创新，我国极地科考装备正加速迈向全链条自主国产化。未来，越来越多硬核‘中国制造’将深耕北冰洋，为人类认识极地、保护极地、利用极地贡献中国科技力量。”谈及未来前景，何剑锋充满信心。
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