陈瑜

在我国第九次北极科考中，科考队完成了该次科考的重头戏——在北冰洋中央区首次成功布放我国自主研发的无人冰站观测系统。值得一提的是，这座无人冰站，正是設立在北极的浮冰上。相信很多同学会问，为什么要在浮冰上布站？有没有危险？冰站是怎样选址的呢？下面我们就来好好认识一下这座建在浮冰上的无人冰站。

首创“气-海-冰”综合观测

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。第九次北极科考中布放的这套观测系统是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的，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。据专家解释，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30米深度的海水温度、盐度等；拖曳式海洋剖面观测子系统通过缆线收放，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。

无人冰站系统

通过这套观测系统，可以实现对大气、海水、海冰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一海一冰相互作用的数据。实际上，针对气一海一冰三个层面的综合观测正是这套系统最核心的创新之处。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。

最难的是选一块结实的浮冰

科考队员开展作业的北半球夏天，也是北极海冰融化最厉害的时候。特别是这些年由于北极变暖，夏季海冰融化速度继续加快，北冰洋的海冰显得支离破碎，就算找到了相对较大的浮冰，冰面上也往往存在很多由于冰表融化形成的大大小小的融池。

因此，寻找一块理想的、能够设站的浮冰成为难事，通常还要借助船载的直升飞机进行侦察。中国极地研究中心极地海洋学研究室主任何剑锋给出了进一步解释——出于安全考虑，用于建站的浮冰首先要相对平整，有一定厚度，同时浮冰表面不能有过多融池，浮冰也不能有过多裂隙：其次浮冰要有一定的面积，这样在夏季相对不容易融化，也容易被划分出不会相互影响的不同考察作业区：最后要选择纬度相对较高的区域，这样布放在上面的无人观测设备能运行更长时间。

我国科考队在布放无人冰站系统

由于海冰形成过程的复杂性和不可预测性，即使当时找到了合适的浮冰布站，留在冰站上的无人观测设备在后续的运行中，也会面临冰面开裂等各种风险。此前我国北极科学考察中先后布放的6套漂流自动气象观测设备，最短的只“存活”了5个月，“长寿”的也只有一年。第九次北极科考队首席科学家助理雷瑞波预测，如果没有浮冰断裂、北极熊破坏等不可抗力因素，此次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。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。

防熊，冰站作业的日常工作

在寻找到适合考察的浮冰后，科考队员通过舷梯或搭乘小艇从船上下到冰面开展作业，或搭乘直升机到较远的区域寻找合适的海冰设站进行考察作业。

北冰洋是北极熊的故乡，北极浮冰是北极熊最主要的活动平台，因为这里有他们喜爱的食物——海豹。正因如此，冰站作业期间，为确保安全，考察队的一项核心任务就是防熊。

本次科考中，考察队就随船带了两个“苹果屋”，冰上作业时由直升机吊运至作业现场。“苹果屋”是一种由玻璃钢制成的球状设施，为了醒目，被设计成绿色。由于外形像苹果，考察队员亲切地称它为“苹果屋”。它的面积有6平方米，可防雨雪，具备一般帐篷功能，但更为结实。地面是防水地板，一旦海冰裂开入水，仍能在水上漂浮。

建造“苹果屋”，说来还有一段故事。曾参与我国第三次北极科考的何剑锋说，当年队员们在冰站作业期间，遭遇过多只北极熊的侵扰。最危险的一次是一只北极熊造访当时设在冰面的棉质帐篷，幸亏防熊队员提前预警，队员们已撤离帐篷。那次遇险事件后，科考队及时总结，认为棉质帐篷尽管保暖，但不防熊，因此“苹果屋”应运而生，并成为如今北极科考长期冰站作业的标配。