第13次北冰洋科考丨科普：從理論到現場——海冰研究一線什么樣

　船行北緯80度以北，炫目的白色海冰隨處可見。

　　海冰的作用有哪些？海冰研究學者關注哪些問題？海冰研究現場又是怎樣的？近日，由自然資源部組織的中國第13次北冰洋科學考察已經開始海冰綜合調查作業(yè)。從理論到現場，一起聽那些親歷科考一線的海冰研究專家講述海冰研究的那些事。

　　海冰融化：影響氣候與生態(tài)系統

　　中國極地研究中心（中國極地研究所）副研究員、大洋隊海冰組組長林龍先向記者展示的數據表明，海水可吸收90%以上的太陽短波輻射，海冰冰面卻能反射70%左右的太陽短波輻射，雪面則可反射90%左右；而衛(wèi)星數據顯示，從1984年到2022年，北極海冰消融了三分之二。

　　“在氣候變暖的大背景下，北極是全球升溫最快的區(qū)域之一。這一現象與海冰本身的作用和其大面積融化息息相關?！绷铸埥榻B，地球如果保持長期適宜人類生存的環(huán)境，其溫度必須相對恒定，需要地球以某種形式將太陽“給”到地球的熱量“還回去”，這很大程度要依靠北極海冰反射太陽短波輻射。因此，極地的冷卻作用在地球氣候系統中扮演著至關重要的角色。

　　而在全球變暖的大趨勢下，海冰融化，海面比例就會增加，這時北極反射太陽輻射的能力成比例減弱，海面吸收太陽輻射的能力成比例增強，北極得到的太陽輻射更多，進而使得海冰融化加速，這就是“冰雪正反饋機制”。林龍表示，“冰雪正反饋機制”削弱了北極對于地球的冷卻作用。

　　“但一定程度上，海冰能夠在極地氣候變化中對海洋生態(tài)系統起到保護作用。如果氣候變暖，海冰就多化一點，海水的升溫就不會那么劇烈；如果氣候變冷，海冰就增加一些，同樣能避免海水溫度的急劇下降。有了海冰這道‘屏障’，北極的生態(tài)系統在應對氣候變化時就會更加從容?！绷铸堈f。

　　研究視角：物理學與工程學

　　海冰綜合調查作業(yè)現場，科考隊員正在用專業(yè)設備在冰面打洞。他們的下一個工序，是布放海冰物質平衡浮標，用來監(jiān)測海冰的溫度和冰厚、表面雪厚等參數。

　　“本次科考海冰綜合調查作業(yè)的重要目的之一，是研究海冰物質和能量的季節(jié)性演變過程及其與大氣和海洋的相互作用，進而揭開更多關于北極氣候變化的奧秘?！绷铸堈f，“冬季的現場海冰觀測難度極大，布放無人值守的海冰物質平衡浮標，是獲取全季節(jié)海冰物理數據的重要手段?！?/p>

　　除了物理學視角，海冰研究也是工程領域的重要內容。

　　每到一個海冰綜合作業(yè)站位，大連理工大學高級實驗師陳曉東在“雪龍2”號極地科考破冰船舷側尋找合適的海冰來切割、采樣，并統計每塊冰的溫度、密度、鹽度、強度等參數。

　　“對海冰開展研究，是設計‘雪龍2’號的重要前提之一。目標海域的海冰物理性能與船舶破冰性能息息相關?！标悤詵|告訴記者。

　　陳曉東介紹，船舶與海冰碰撞時產生的瞬間沖擊力要遠遠大于開闊海域航行時的水阻力，這對船舶的航行和結構設計是巨大挑戰(zhàn)。對于一艘破冰船，需要掌握航行海域海冰的相應物理參數，為船舶設計提供參考。

　　作業(yè)一線：腦力與體力的雙重考驗

　　在海冰綜合作業(yè)現場，記者親身體驗了冰芯取樣的艱辛。

　　冰芯取樣裝置，由1米多長的圓筒形鉆頭與手持汽油機組成。工作時，需要啟動汽油機，雙手將鉆頭“按”進冰層，再將機器“拔”出冰面，取出鉆頭中的柱形冰芯樣本。

　　在這一過程中，啟動機器需要人工拉栓，打洞時需要人工“把正”機器，還要將冰芯裝袋標記……獨自取完5個冰芯后，記者體力基本耗盡。即使戴著手套，雙手也已經因寒冷而難以彎曲自如。

　　一個上午，陳曉東取了30個冰芯?！傲晳T了。”他說。

　　在海冰作業(yè)現場，部分精密儀器需要裸手操作，數據的記錄需要錄入電腦甚至手寫。頂著寒風、踩著積雪，科考隊員不僅要保持充足的體力，更要有清醒的頭腦和堅定的意志。

　　“在寒冷的環(huán)境下，人體機能會下降，人的思維也會變得緩慢，一定程度上會導致試驗效率和試驗成功率明顯降低?！标悤詵|說。

　　“從宏觀角度看，海冰研究周期長、消耗大?！绷铸堈f，以北極為例，船舶只能在夏季航行，冬季難以抵達。即使有無人值守設備，也面臨潛在的海冰融化導致設備故障等風險，故海冰研究對人力依然有較強依賴性。此外，船舶的航行、科考設備的運輸及消耗，也客觀上為海冰研究增加了成本。

　　排除萬難，在天寒地凍的冰原，他們仍在年復一年地堅守。