考察队员正在测量积雪厚度
科考队员正在对海冰进行观测
8月20日，伴随着第6个短期冰站作业的完成，中国第七次北极科学考察队圆满完成了北极冰站科考任务，生物、地质、化学、大气等综合考察成果丰硕，获得了丰富的科学样品和观测资料。
首席科学家李院生表示，本次北极冰站考察全面观测海冰融化过程中大气、海冰和海洋的多种要素参数，圆满完成了预定工作目标，为研究北极海冰快速变化及北冰洋和冰下生态过程动态变化等提供了重要科学数据。
开展长期冰站综合观测 提高北极气候变化预测能力
开展冰站多学科综合观测，是我国北极考察区别于南极考察的主要特征之一，也是我国参与构建北极海洋环境监测网的重要内容。8月8日~15日，“雪龙”船停靠在长期冰站作业区后，考察队长期冰站作业全面展开。
每天早饭过后，海洋化学组组长庄燕培和两名队友一起，在长期冰站作业场地开展钻冰芯作业。冰面上，寒风凛冽，气温很低，庄燕培用尽全力拉拽汽油马达的发动绳，但是马达一直无法启动。
“冰钻马达采用汽油动力，就像冬天启动汽车后要热车一样，启动冰钻也要温一会儿马达的油温才行。”庄燕培对此早有准备，不慌不忙，拉拽发动绳20多次后，马达终于启动了。
庄燕培双手紧握冰钻把手，对准预先选好的钻孔使劲向下压，一名队友在打钻的过程中不断清理冰钻卷起的冰屑。当冰钻下钻到一米左右时，庄燕培果断提钻，从钻筒里取出一根约1米长的完整冰芯。
工作并没有结束，庄燕培和队友继续在原来钻筒上又套上了一个一米长的钻筒，向冰孔下面接着打。十多分钟后，一根长度达1.5米的完整冰芯出现在大家面前。随后，一名队友把冰芯按照20厘米的间距切分装进样品袋中，并详细记录冰芯信息，待回实验室后做进一步分析。
“由于北冰洋中心冰区特殊的地理环境，我国科研人员一直缺乏气候变化对该区域生态系统和生物地球化学循环过程影响的了解。”庄燕培介绍说，通过研究冰芯可以分析营养盐、光合色素及颗粒有机碳及同位素等在快速融冰过程的变化情况，对于研究融冰过程冰海界面的生态效应具有重要意义。
考察队依托长期冰站还开展了海冰物理、海冰光学、大气边界层、物理海洋、海冰生物和地球物理等26个观测项目，布放了2套海冰物质平衡浮标、5套海冰温度链浮标、1个漂流气象站和1个上层海洋剖面浮标。这些浮标在长期冰站作业结束后将继续在海冰上实施无人值守长期观测。
“区别于短期冰站，长期冰站侧重于对气-冰-海相互作用过程的观测研究。”考察队首席科学家助理雷瑞波说，“这些无人值守观测设备有助于将我国北极考察的夏季观测持续至北极海冰冻结，研究夏季海冰消融过程对冬季海冰生长过程的影响机制，了解北极海冰快速减少机制等，提高我国对北极气候变化、海冰变化以及海洋环境变化的预测能力。”
开展气象科学研究 探索大气环流结构特征
8月15日，晴空万里，微风习习。在“雪龙”船左舷侧的冰面上，队员张通如往常一样，和几名队友相互配合，有条不紊地为探空气球充气，连接数据接收系统，检查探空气球传感器。在“雪龙”船上，队员彭浩值守在探空气球数据接收器旁，气球所在位置的经纬度、高度、气温、气压等数据在数据显示屏上一览无余。
在长期冰站作业期间，来自中国气象科学研究院的彭浩和张通每天3次释放由气球携带的GPS探空仪，探测大气的温、压、湿、风向、风速垂直廓线等数据。
“通过GPS探空仪传回的数据，可以获取北极核心区作业期间大气边界层和对流层结构的日变化。”彭浩长期从事大气科学研究，并于2012年参加了我国第五次北极考察。他表示，综合前几次北极科考所获得的大气廓线观测数据，以期了解在气候变化背景下，北极核心区大气环流结构的特征。
其实，除了释放GPS探空气球，彭浩和张通在长期冰站作业期间还布设了一台漂流式自动气象站。该自动气象站将随着冰块在海流和气旋共同作用下的漂浮，获取北冰洋区域温、压、湿、风等常规的气象要素和海冰表面的辐射及海-冰-气间能量收支的年际变化特征，为北极气候变化研究和海冰、天气气候数值模式的参数化提供基础的参考数据。
为了获得更为长久的探测数据，中国气象科学研究院极地气象研究所根据前两次北极科考布设漂流自动气象站的经验和教训，对漂流自动气象站的供电系统和防护装置做了改进。
该漂流自动气象站在2米和4米高度分别安装了温湿度传感器、风向风速传感器，在2米高度安装直接辐射和反射辐射观测传感器，在地表处安装气压传感器，在10厘米和130厘米冰雪深度上安装冰温传感器，在400厘米深度上安装水温传感器。
据彭浩介绍，所有传感器均接入数据采集器，采样频率为每两分钟一次，每小时记录一组平均值数据，通过卫星数据发射系统将数据直接发往卫星，在相关网站可获取实时数据。
布放冰基拖曳式海洋剖面浮标 了解冰海界面相互作用过程
8月18日的北冰洋，大雪纷飞，寒风呼啸，“雪龙”船抵达第5个短期作业站位。按照计划，科考队员将在这里布放一台冰基拖曳式海洋剖面测量浮标。
冰基拖曳式海洋剖面测量浮标是当前世界上获取海冰下上层海洋物理参数的一种先进科研设备，可以实现对北冰洋气象及水文要素的自动、连续测量，记录海冰漂移轨迹，反演海冰变化过程，进行实时数据采集并通过卫星将数据传回国内。
据项目现场布放负责人李涛介绍，冰基拖曳式海洋剖面测量浮标主要由冰基浮标、水下剖面测量浮标和高强度拖曳电缆组成。冰基浮标安装在冰面随浮冰漂移，底部通过高强度拖曳电缆与水下剖面测量浮标相连接。其中，冰基浮标负责采集布放区域的冰面气温、气压、相对湿度等数据；水下剖面测量浮标可以对海水温度、盐度、深度等水文参数进行剖面测量；浮标还可通过GPS定位模块记录海冰漂移轨迹，为研究海冰漂移提供数据支持。
10时，李涛和几名队友将装有浮标的设备箱拉到短期冰站作业场地，选择了一块平整的海冰空地，用冰钻在冰面钻取了一个直径约25厘米的冰孔。在捞取冰孔内碎冰后，科考队员小心翼翼地从设备箱里取出水下剖面测量浮标，把它固定在浮标保护罩上并锁紧。
再一次仔细检查冰孔中是否有碎冰、冰孔直径是否偏小、各连接环节是否连接牢固后，李涛和队友将水下剖面测量浮标缓缓放入冰孔中。几个人分工协作，有的队员负责将电缆缓慢放入水中，有的队员负责检查水下浮标的工作状态，所有操作有条不紊，井然有序。
20多分钟后，通过检测器可以清晰地看到，海水温度、盐度、深度等各项参数不断刷新，水下剖面浮标工作正常。最后，大家齐心协力将100多公斤重的冰基浮标抬到冰孔上，整理好冰基浮标姿态，并用雪屑填实冰孔，确保冰基浮标牢固。
“在全球变暖的背景下，北冰洋海冰快速减退，进一步影响北极和北半球的气候系统。”李涛介绍说，引起海冰减退的主要因素为动力学因素和热力学因素，动力学因素主要改变海冰的形态和空间分布，而热力学因素从根本上导致海冰总量的变化。“利用冰基拖曳式海洋剖面浮标、温盐深剖面仪自动观测系统、声学多普勒海流剖面仪等仪器对北极海冰下上层海洋的水文环境要素进行连续观测，有助于了解冰下上层海洋热通量对海冰融化的影响，以及海冰冻结期间冰下上层海洋的对流过程，对于促进北冰洋海冰研究具有重要意义。”
