四套子系統(tǒng)組成“無人冰站”

“無人冰站”是指無人值守、可長期在冰上運行的觀測系統(tǒng)，其采集的數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星自動傳回國內(nèi)。

記者了解到，這套觀測系統(tǒng)依托國家重點研發(fā)計劃，由自然資源部下屬的中國極地研究中心牽頭，自然資源部第一海洋研究所、中國氣象科學研究院、中國海洋大學等單位共同參與研發(fā)。

這套系統(tǒng)分別由大氣邊界層觀測子系統(tǒng)(氣象塔)、海冰觀測子系統(tǒng)(主浮標)、上層海洋固定層位觀測子系統(tǒng)(副浮標)和拖曳式海洋剖面觀測子系統(tǒng)四個子系統(tǒng)組成，計劃使用一年以上。

無人冰站安裝完成后，冰面上除了高達5米的氣象塔格外顯眼，其余幾個冰上浮標則十分“低調(diào)”。這些浮標連接著很多纜線和探測儀，布放成功后便被“埋藏”在冰面之下。

雷瑞波解釋稱，氣象塔觀測的是大氣和海冰之間的界面通量;主浮標所觀測的是積雪和海冰的一些參數(shù)，以了解它們的生長、消融過程;上層海洋固定層位觀測子系統(tǒng)主要是觀測冰下固定30米水深的海水溫度、鹽度等;拖曳式海洋剖面觀測儀通過纜線收放可在水中上下運動，每天獲取兩個剖面的海水溫度、鹽度等數(shù)據(jù)，其最大下潛深度為120米。

為什么要單獨設(shè)計固定層位的副浮標?雷瑞波說，副浮標不需要運動，其采樣頻率便可以設(shè)計得高一些，比如一個小時一次，“因為續(xù)航電量的限制，以同樣的標準去要求運動式觀測儀器顯然不現(xiàn)實，其被設(shè)計為一天運動兩次，采樣頻率要低很多。”

可以獲取一整個周期的數(shù)據(jù)

通過上述系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對大氣、海冰、海水三個層面的連續(xù)觀測，以獲取一個完整的海冰生長消融過程中氣-海-冰相互作用的數(shù)據(jù)。

“實際上，針對氣-海-冰三個層面的綜合觀測正是這套系統(tǒng)最核心的創(chuàng)新之處。”雷瑞波說，這是我國首次在北極成功布放該系統(tǒng)，從全球來看也是類似系統(tǒng)的首次布放。

記者了解到，我國歷次北極科考都選在夏天進行，冬季觀測數(shù)據(jù)很難獲取，這相當于對海冰生消過程的觀測缺失了一環(huán)。“以往布放的一些進口浮標也可以工作到冬天，因此冬天的數(shù)據(jù)我們并非一點都沒有，但觀測的參數(shù)比較單一，獲取數(shù)據(jù)的豐富程度遠遠不夠。通過自主研發(fā)的這套系統(tǒng)，大氣、海冰、上層海洋三個層面中各個通量的參數(shù)基本都囊括其中。”雷瑞波解釋，這套系統(tǒng)的設(shè)計初衷就是為了獲取全面、連續(xù)的觀測數(shù)據(jù)，以彌補以前缺失的一環(huán)。

“如果沒有浮冰斷裂、北極熊破壞等不可抗拒因素，布放的兩套系統(tǒng)預期可以運行一年以上，那么就可以成功獲取一整個周期的數(shù)據(jù)。”雷瑞波說，雖然一兩個布放站點的數(shù)據(jù)難以被直接用來做數(shù)值模式預測，但已經(jīng)足夠去展現(xiàn)一整年中大氣、海洋、陽光對于海冰的影響機理。