鄔婷

“在中國(guó)第九次北極科考中，我們進(jìn)行了北極冰面無人冰站的安裝工作，直至昨日已順利完成無人觀測(cè)工作一周年，這可謂是中國(guó)首個(gè)在北極冰面能夠成功連續(xù)觀測(cè)工作達(dá)一年的自動(dòng)化觀測(cè)設(shè)備，太讓人高興了！”8月22日，在太原理工大學(xué)電機(jī)館，竇銀科欣喜地告訴《科學(xué)導(dǎo)報(bào)》記者。

竇銀科，山西南極科考第一人，十多年來他帶領(lǐng)學(xué)生將夢(mèng)想揮灑于兩極，憑借自主研發(fā)的檢測(cè)設(shè)備為深入研究南北極環(huán)境提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。竇銀科帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在完成無人冰站試驗(yàn)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室集成的基礎(chǔ)上，2018年8月8日在中國(guó)第九次北極考察中于北冰洋中心區(qū)成功布放兩套無人冰站。截至目前，布放的無人冰站系統(tǒng)已連續(xù)12個(gè)月成功傳輸有效觀測(cè)數(shù)據(jù)到國(guó)內(nèi)，證明這次布放的無人冰站系統(tǒng)的適用性。

“當(dāng)前全球氣候變暖在北極顯著放大，導(dǎo)致北極海冰儲(chǔ)量快速減少。海冰減少及其導(dǎo)致的天氣氣候效應(yīng)是目前國(guó)際上最為關(guān)注的熱點(diǎn)前沿研究領(lǐng)域。無人冰站項(xiàng)目便在此背景下成立了，它屬于中國(guó)科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，由中國(guó)極地研究中心牽頭設(shè)立，項(xiàng)目在2016年設(shè)立，真正開始運(yùn)轉(zhuǎn)是在2017年。在去年北極科考中，團(tuán)隊(duì)共安放兩套無人冰站?！闭劦綗o人冰站項(xiàng)目的開展，竇銀科這樣講道。

據(jù)介紹，無人冰站全稱為“北極?！?dú)鉄o人冰站觀測(cè)系統(tǒng)”，將無人冰站在北冰洋中心區(qū)域進(jìn)行布放，從而獲取長(zhǎng)周期的氣—冰界面、海冰內(nèi)部和冰—水界面關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)北極的海洋、海冰、大氣三個(gè)界面多個(gè)通量的無人值守觀測(cè)，采集的數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星自動(dòng)傳回國(guó)內(nèi)，為北冰洋海冰變化等科學(xué)問題提供關(guān)鍵現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)。在國(guó)家倡導(dǎo)實(shí)施北極觀測(cè)網(wǎng)計(jì)劃的呼吁下，建立冰上衛(wèi)星、冰面冰極浮標(biāo)網(wǎng)與冰下自主升降機(jī)器人三位一體的互相通訊需要大量投放設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)以及數(shù)據(jù)獲取，因此，無人冰站的布放對(duì)于提高我國(guó)對(duì)北極環(huán)境變化的監(jiān)測(cè)能力與北極氣候及海冰的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)能力、拓展我國(guó)北極研究合作網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。

隨著國(guó)力發(fā)展，極地科考任務(wù)要跟得上形勢(shì)，設(shè)備更新?lián)Q代的速度就必須快，要適應(yīng)極地科考的要求?！爸挥兄雷匀豢茖W(xué)當(dāng)前需要什么數(shù)據(jù)，我們才能夠有研究設(shè)備的方向?！备]銀科講道。從了解全球變暖的北極海冰湍流，到研究北冰洋海冰吸收熱量運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，從探究冰里溫度場(chǎng)變化的溫度鏈，到測(cè)量冰面低區(qū)空氣層、冰層及冰下5米區(qū)間海洋層的多參數(shù)浮標(biāo)，再到同步觀測(cè)大氣、冰層與海洋層的無人冰站，每次的極地科考都能帶來理論研究、設(shè)備更新?lián)Q代的新方向、新思考。

談到當(dāng)前無人冰站發(fā)展的瓶頸，竇銀科說：“面對(duì)北極1400多萬平方公里的海冰區(qū)域，如果想全面掌握北極氣候變化規(guī)律，依賴于大空間尺度、長(zhǎng)時(shí)間尺度的精細(xì)化現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，投放少數(shù)無人冰站并不能達(dá)到預(yù)期效果，因此需要大量分布，資金支持與后勤保障是目前最棘手的問題。布放無人冰站是未來大趨勢(shì)，但我們需要耐心，等待更加成熟的條件?！?/p>

經(jīng)歷多次極地科考，竇銀科團(tuán)隊(duì)有一個(gè)感覺，科考隊(duì)對(duì)于設(shè)備要求越來越高，設(shè)備的迭代更新、數(shù)據(jù)的運(yùn)用得當(dāng)對(duì)于提高北極氣候變化、海冰變化以及海洋環(huán)境變化的預(yù)測(cè)能力提供重要支撐。多年來，很多人問過竇銀科同樣一個(gè)問題：“你研發(fā)北極監(jiān)測(cè)裝備難度大，研制成功了用量也不多，更別說巨額的經(jīng)濟(jì)效益了，為什么還要堅(jiān)持？”對(duì)于這些問題，竇銀科回答道：“在想問題之前，我都會(huì)看看身邊那些并不富裕而默默奉獻(xiàn)的隊(duì)友，因?yàn)槲覀兌荚趫?jiān)守著一個(gè)信念：不忘初心，堅(jiān)守信念！”