今天(28日),執行第41次南極考察隊南極羅斯海聯合航次的“雪龍2”號結束了在澳大利亞霍巴特港的停靠補給,開始一路往北踏上回程。部分考察隊員已搭乘航班回國。預計“雪龍2”號今年6月返回上海。
我國在南極有五個考察站,包括長城站、中山站、昆侖站、泰山站、秦嶺站。在今年的南極考察中,科考隊員們進行了不少新的科研嘗試。在南極中山站,今年首次開展了極地高影響天氣綜合觀測試驗,使用我國自主研發的氣象探測儀器,構建了極地高影響天氣測量平臺。
首次開展極地高影響天氣綜合觀測試驗
據了解,南極洲的高影響天氣以極端性、快速變化和局地性強為特征,主要包括云霧、暴風雪、下降風、強湍流、重力波及極端溫度波動等。
今年,科考隊員的主要任務,就是將自主研制的可在極區使用的可見光-紅外聯合測云儀、球載云粒子成像測量儀、降水粒子三維成像測量儀和重力波溫度光譜成像儀等架設在中山站天鵝嶺地區,構建極地高影響天氣測量平臺。
中國第41次南極考察隊隊員 祁威:也是首次開展相關國產儀器的數字孿生極地試驗。通過這次南極科考,我們發展出了一套規范化的極地氣象儀器試驗流程和性能探測的評估方法,保證了極地氣象儀器穩定可靠工作。
提升對云、降水、重力波等
關鍵要素觀測能力
祁威介紹,多年來我國依托南極中山氣象臺開展了氣象-輻射-雪冰要素綜合觀測試驗,臭氧及大氣成分觀測,但探測和大氣綜合試驗能力相對薄弱,尤其是云、降水、重力波等對航空保障有重要影響的關鍵要素觀測能力不足。在南極開展高影響天氣觀測,除了要保證自研儀器的技術領先外,還需要考慮南極極端低溫與強風等惡劣天氣條件下的儀器環境適應性。
中國第41次南極考察隊隊員 祁威:為了保證自研儀器的穩定可靠運行,我們構建了集數據傳輸、運行監控和性能評估于一體的極地氣象觀測平臺。此外,為了提高研發效率和質量、降低運維成本,我們還引入了數字孿生虛實融合系統。在極地高影響天氣測量平臺建成后,數字孿生系統能為氣象儀器提供實時監控與預警、故障診斷與排查等功能,支撐高影響天氣觀測試驗。
提升預報水平
支撐極區航空保障能力
據了解,通過極地高影響天氣測量平臺的長期觀測,將獲取大量精細化的云、降水和重力波等天氣資料。將這些天氣資料應用到云物理、降水物理研究,以及數值預報模式中,能夠有效提升預報水平,最終支撐極區航空保障、天氣預報和氣候分析研究。
增壓建筑升級
南極高點打造平原生活環境
除了中山站,今年,我國科研人員還在南極昆侖站進行了一系列站區建設相關的科研項目。南極昆侖站是我國在南極內陸設立的海拔最高的考察站。目前,昆侖站已投入使用了新一代極地科考增壓建筑,幫助科考人員克服極端惡劣的氣候環境。
南極內陸冰穹A地區
“人類不可接近之極”
南極內陸冰穹A地區是南極冰蓋的最高點,因其獨特的地理位置和自然條件,被公認為是開展冰川學、天文學、地質學、地球物理學、大氣科學、空間物理學等領域科學研究的最佳實驗基地。同時,因為極端惡劣的氣候環境,也被稱為“人類不可接近之極”。
南極昆侖站海拔4087米
年平均溫度-52.5℃
中國南極昆侖站就屹立在冰穹A地區,海拔4087米,年平均溫度-52.5℃,冬天最低溫度可達-83.1℃,含氧量僅為沿海的60%左右,科考隊員面臨著極端低溫和高原反應的雙重挑戰。
中國第41次南極考察隊隊員 葉智武:本次出征南極科考的主要任務,是部署運行自主研發的極地科考增壓建筑,在昆侖站營造一個“類平原環境”,就像一個空間站,隔絕外部環境,建立獨立的環境控制系統,大幅改善居住和工作環境,極大減輕了極端環境對科考隊員的生理損傷。
新一代增壓建筑
空間更大功能更完善
葉智武介紹,此前的第一代極地科考增壓建筑,是一個類似于集裝箱的單艙,曾隨第40次考察隊來到這里,用于考察保障和實驗測試。而這次實現了更大空間和更完善的功能,能滿足本次昆侖站全體科考人員入住,極大改善了第41次南極昆侖科考隊員的居住環境,標志著我國南極內陸科考事業關鍵保障技術邁出了重要一步。
中國第41次南極考察隊隊員 葉智武:當建筑加壓運行后,室內外氣壓差達到25千帕,溫差可達110℃,普通建筑的強度和保溫性能遠遠達不到我們的要求,我們通過結構和材料技術攻關,實現了建筑的高強度、高氣密性、高保溫性和輕量化。同時,我們還攻克了模塊化建筑快速拼裝和氣密性的難題,實現了少人化快速拼裝,我們通過設置預留接口,來年,可以像拼積木一樣,實現建筑規模上的拓展。
本次投運的“極地科考增壓建筑”已順利完成多項實驗測試,運行安全穩定。未來,昆侖站還將持續推進極地科考增壓建筑研發迭代升級。
“雪龍2”號