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中国造无人冰站北极首“上岗” 可获取一整个周期数据

北青报 2018-08-30 15:06

  四套子系统组成“无人冰站”

  “无人冰站”是指无人值守、可长期在冰上运行的观测系统,其采集的数据通过卫星自动传回国内。

  记者了解到,这套观测系统依托国家重点研发计划,由自然资源部下属的中国极地研究中心牵头,自然资源部第一海洋研究所、中国气象科学研究院、中国海洋大学等单位共同参与研发。

  这套系统分别由大气边界层观测子系统(气象塔)、海冰观测子系统(主浮标)、上层海洋固定层位观测子系统(副浮标)和拖曳式海洋剖面观测子系统四个子系统组成,计划使用一年以上。

  无人冰站安装完成后,冰面上除了高达5米的气象塔格外显眼,其余几个冰上浮标则十分“低调”。这些浮标连接着很多缆线和探测仪,布放成功后便被“埋藏”在冰面之下。

  雷瑞波解释称,气象塔观测的是大气和海冰之间的界面通量;主浮标所观测的是积雪和海冰的一些参数,以了解它们的生长、消融过程;上层海洋固定层位观测子系统主要是观测冰下固定30米水深的海水温度、盐度等;拖曳式海洋剖面观测仪通过缆线收放可在水中上下运动,每天获取两个剖面的海水温度、盐度等数据,其最大下潜深度为120米。

  为什么要单独设计固定层位的副浮标?雷瑞波说,副浮标不需要运动,其采样频率便可以设计得高一些,比如一个小时一次,“因为续航电量的限制,以同样的标准去要求运动式观测仪器显然不现实,其被设计为一天运动两次,采样频率要低很多。”

  可以获取一整个周期的数据

  通过上述系统,可以实现对大气、海冰、海水三个层面的连续观测,以获取一个完整的海冰生长消融过程中气-海-冰相互作用的数据。

  “实际上,针对气-海-冰三个层面的综合观测正是这套系统最核心的创新之处。”雷瑞波说,这是我国首次在北极成功布放该系统,从全球来看也是类似系统的首次布放。

  记者了解到,我国历次北极科考都选在夏天进行,冬季观测数据很难获取,这相当于对海冰生消过程的观测缺失了一环。“以往布放的一些进口浮标也可以工作到冬天,因此冬天的数据我们并非一点都没有,但观测的参数比较单一,获取数据的丰富程度远远不够。通过自主研发的这套系统,大气、海冰、上层海洋三个层面中各个通量的参数基本都囊括其中。”雷瑞波解释,这套系统的设计初衷就是为了获取全面、连续的观测数据,以弥补以前缺失的一环。

  “如果没有浮冰断裂、北极熊破坏等不可抗拒因素,布放的两套系统预期可以运行一年以上,那么就可以成功获取一整个周期的数据。”雷瑞波说,虽然一两个布放站点的数据难以被直接用来做数值模式预测,但已经足够去展现一整年中大气、海洋、阳光对于海冰的影响机理。

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