考察隊員正在測量積雪厚度
科考隊員正在對海冰進行觀測
8月20日，伴隨著第6個短期冰站作業的完成，中國第七次北極科學考察隊圓滿完成了北極冰站科考任務，生物、地質、化學、大氣等綜合考察成果豐碩，獲得了豐富的科學樣品和觀測資料。
首席科學家李院生表示，本次北極冰站考察全面觀測海冰融化過程中大氣、海冰和海洋的多種要素參數，圓滿完成了預定工作目標，為研究北極海冰快速變化及北冰洋和冰下生態過程動態變化等提供了重要科學數據。
開展長期冰站綜合觀測 提高北極氣候變化預測能力
開展冰站多學科綜合觀測，是我國北極考察區別於南極考察的主要特徵之一，也是我國參與構建北極海洋環境監測網的重要內容。8月8日~15日，“雪龍”船停靠在長期冰站作業區後，考察隊長期冰站作業全面展開。
每天早飯過後，海洋化學組組長莊燕培和兩名隊友一起，在長期冰站作業場地開展鑽冰芯作業。冰面上，寒風凜冽，氣溫很低，莊燕培用盡全力拉拽汽油馬達的發動繩，但是馬達一直無法啟動。
“冰鑽馬達採用汽油動力，就像冬天啟動汽車後要熱車一樣，啟動冰鑽也要溫一會兒馬達的油溫才行。”莊燕培對此早有準備，不慌不忙，拉拽發動繩20多次後，馬達終於啟動了。
莊燕培雙手緊握冰鑽把手，對準預先選好的鑽孔使勁向下壓，一名隊友在打鑽的過程中不斷清理冰鑽捲起的冰屑。當冰鑽下鑽到一米左右時，莊燕培果斷提鑽，從鑽筒裡取出一根約1米長的完整冰芯。
工作並沒有結束，莊燕培和隊友繼續在原來鑽筒上又套上了一個一米長的鑽筒，向冰孔下面接著打。十多分鐘後，一根長度達1.5米的完整冰芯出現在大家面前。隨後，一名隊友把冰芯按照20釐米的間距切分裝進樣品袋中，並詳細記錄冰芯信息，待回實驗室後做進一步分析。
“由於北冰洋中心冰區特殊的地理環境，我國科研人員一直缺乏氣候變化對該區域生態系統和生物地球化學循環過程影響的瞭解。”莊燕培介紹說，通過研究冰芯可以分析營養鹽、光合色素及顆粒有機碳及同位素等在快速融冰過程的變化情況，對於研究融冰過程冰海界面的生態效應具有重要意義。
考察隊依託長期冰站還開展了海冰物理、海冰光學、大氣邊界層、物理海洋、海冰生物和地球物理等26個觀測項目，布放了2套海冰物質平衡浮標、5套海冰溫度鏈浮標、1個漂流氣象站和1個上層海洋剖面浮標。這些浮標在長期冰站作業結束後將繼續在海冰上實施無人值守長期觀測。
“區別於短期冰站，長期冰站側重於對氣-冰-海相互作用過程的觀測研究。”考察隊首席科學家助理雷瑞波說，“這些無人值守觀測設備有助於將我國北極考察的夏季觀測持續至北極海冰凍結，研究夏季海冰消融過程對冬季海冰生長過程的影響機制，瞭解北極海冰快速減少機制等，提高我國對北極氣候變化、海冰變化以及海洋環境變化的預測能力。”
開展氣象科學研究 探索大氣環流結構特徵
8月15日，晴空萬里，微風習習。在“雪龍”船左舷側的冰面上，隊員張通如往常一樣，和幾名隊友相互配合，有條不紊地為探空氣球充氣，連接數據接收系統，檢查探空氣球傳感器。在“雪龍”船上，隊員彭浩值守在探空氣球數據接收器旁，氣球所在位置的經緯度、高度、氣溫、氣壓等數據在數據顯示屏上一覽無餘。
在長期冰站作業期間，來自中國氣象科學研究院的彭浩和張通每天3次釋放由氣球攜帶的GPS探空儀，探測大氣的溫、壓、溼、風向、風速垂直廓線等數據。
“通過GPS探空儀傳回的數據，可以獲取北極核心區作業期間大氣邊界層和對流層結構的日變化。”彭浩長期從事大氣科學研究，並於2012年參加了我國第五次北極考察。他表示，綜合前幾次北極科考所獲得的大氣廓線觀測數據，以期瞭解在氣候變化背景下，北極核心區大氣環流結構的特徵。
其實，除了釋放GPS探空氣球，彭浩和張通在長期冰站作業期間還佈設了一臺漂流式自動氣象站。該自動氣象站將隨著冰塊在海流和氣旋共同作用下的漂浮，獲取北冰洋區域溫、壓、溼、風等常規的氣象要素和海冰表面的輻射及海-冰-氣間能量收支的年際變化特徵，為北極氣候變化研究和海冰、天氣氣候數值模式的參數化提供基礎的參考數據。
為了獲得更為長久的探測數據，中國氣象科學研究院極地氣象研究所根據前兩次北極科考佈設漂流自動氣象站的經驗和教訓，對漂流自動氣象站的供電系統和防護裝置做了改進。
該漂流自動氣象站在2米和4米高度分別安裝了溫溼度傳感器、風向風速傳感器，在2米高度安裝直接輻射和反射輻射觀測傳感器，在地表處安裝氣壓傳感器，在10釐米和130釐米冰雪深度上安裝冰溫傳感器，在400釐米深度上安裝水溫傳感器。
據彭浩介紹，所有傳感器均接入數據採集器，採樣頻率為每兩分鐘一次，每小時記錄一組平均值數據，通過衛星數據發射系統將數據直接發往衛星，在相關網站可獲取實時數據。
布放冰基拖曳式海洋剖面浮標 瞭解冰海界面相互作用過程
8月18日的北冰洋，大雪紛飛，寒風呼嘯，“雪龍”船抵達第5個短期作業站位。按照計劃，科考隊員將在這裡布放一臺冰基拖曳式海洋剖面測量浮標。
冰基拖曳式海洋剖面測量浮標是當前世界上獲取海冰下上層海洋物理參數的一種先進科研設備，可以實現對北冰洋氣象及水文要素的自動、連續測量，記錄海冰漂移軌跡，反演海冰變化過程，進行實時數據採集並通過衛星將數據傳回國內。
據項目現場布放負責人李濤介紹，冰基拖曳式海洋剖面測量浮標主要由冰基浮標、水下剖面測量浮標和高強度拖曳電纜組成。冰基浮標安裝在冰面隨浮冰漂移，底部通過高強度拖曳電纜與水下剖面測量浮標相連接。其中，冰基浮標負責採集布放區域的冰面氣溫、氣壓、相對溼度等數據；水下剖面測量浮標可以對海水溫度、鹽度、深度等水文參數進行剖面測量；浮標還可通過GPS定位模塊記錄海冰漂移軌跡，為研究海冰漂移提供數據支持。
10時，李濤和幾名隊友將裝有浮標的設備箱拉到短期冰站作業場地，選擇了一塊平整的海冰空地，用冰鑽在冰面鑽取了一個直徑約25釐米的冰孔。在撈取冰孔內碎冰後，科考隊員小心翼翼地從設備箱裡取出水下剖面測量浮標，把它固定在浮標保護罩上並鎖緊。
再一次仔細檢查冰孔中是否有碎冰、冰孔直徑是否偏小、各連接環節是否連接牢固後，李濤和隊友將水下剖面測量浮標緩緩放入冰孔中。幾個人分工協作，有的隊員負責將電纜緩慢放入水中，有的隊員負責檢查水下浮標的工作狀態，所有操作有條不紊，井然有序。
20多分鐘後，通過檢測器可以清晰地看到，海水溫度、鹽度、深度等各項參數不斷刷新，水下剖面浮標工作正常。最後，大家齊心協力將100多公斤重的冰基浮標抬到冰孔上，整理好冰基浮標姿態，並用雪屑填實冰孔，確保冰基浮標牢固。
“在全球變暖的背景下，北冰洋海冰快速減退，進一步影響北極和北半球的氣候系統。”李濤介紹說，引起海冰減退的主要因素為動力學因素和熱力學因素，動力學因素主要改變海冰的形態和空間分佈，而熱力學因素從根本上導致海冰總量的變化。“利用冰基拖曳式海洋剖面浮標、溫鹽深剖面儀自動觀測系統、聲學多普勒海流剖面儀等儀器對北極海冰下上層海洋的水文環境要素進行連續觀測，有助於瞭解冰下上層海洋熱通量對海冰融化的影響，以及海冰凍結期間冰下上層海洋的對流過程，對於促進北冰洋海冰研究具有重要意義。”
