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北极探险:两个多月没见太阳,北极熊闯入营地帐篷

创新网 2020-04-02 11:48 出处:网络 编辑:@科技资讯网
1、胆小的人并不适合此次北极探险,在这种极端纬度地区,冬季温度将骤降至零下46摄氏度,自从11月份看到过日落之后,会长达150多天看不到日出。

北极探险:两个多月没见太阳,北极熊闯入营地帐篷

1、胆小的人并不适合此次北极探险,在这种极端纬度地区,冬季温度将骤降至零下46摄氏度,自从11月份看到过日落之后,会长达150多天看不到日出。

新浪科技讯 北京时间3月31日消息,据国外媒体报道,在距离北极不足320公里的北冰洋中部,德国破冰船“极星号(Polarstern)”进入笼罩在黑暗之中的冰冻海面,科研人员一周多次接触寒冷刺骨的海水和冰层,这里潜在着四处觅食的北极熊,令人难以置信的是,大家已有两个多月未看到太阳。

他们的任务是驾驶一艘机器人船在海冰之下探索北极最神秘的环境之一,这项工作充满了各种挑战,其中包括:风暴天气、安扎帐篷和营地漂移等,但对进行此项科研工作的科学家而言,能够收集前所未有的勘测数据,面对再大挑战都是值得的。

北极探险:两个多月没见太阳,北极熊闯入营地帐篷

2、图中是海冰中冻结的海藻和海洋微生物。

探索北极海冰世界仅是MOSAiC探险活动的研究项目之一,MOSAiC是为期一年的北极科考活动,它有点儿像科幻小说家儒勒·凡尔纳(Jules Verne)笔下具有传奇色彩的探险活动。“极星号”破冰船航行时周围的海冰都会冻结,它以锯齿形航行轨迹在北冰洋中部航行2500多公里,有时还会遭遇风暴和洋流。在航行过程中,数百名研究人员不断地搜集北冰洋勘测样本,分析北极气候,采集冰样,通过建立户外实验室网络,能将勘测的自然生态系统从破冰船延伸至周边50公里的范围。

胆小的人并不适合此次北极探险,在这种极端纬度地区,冬季温度将骤降至零下46摄氏度,自从11月份看到过日落之后,会长达150多天看不到日出。由于海冰周围潜伏着许多北极熊,对科研人员构成了一定的威胁,目前他们建立的海洋漂浮基地采用了一个复杂的北极熊防御系统,其中包括:绊网、360度红外扫描仪和六名武装巡逻员。

在探险队的第一站,德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所海冰科学家马塞尔·尼古拉斯(Marcel Nicolaus)和伊尔卡·马特罗(Ilkka Matero)帮助建立了一个“ROV绿洲营地”,这是MOSAiC冰封观测网络的4个主研究前哨之一。这里的明星是一个迷你冰箱大小的机器人,装备着传感器、摄像机和机械臂,它通过一个海冰洞进入海洋。科学家在一年的时间里每个星期都要操控这种系绳机器人在冰层之下穿梭。

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3、ROV营地是建立一个基地帐篷,然后在里面钻探一个冰洞,将一个水下机器人放入冰水中,旁边配备一个控制台,由两名工作人员作为主、副操控员,他们坐在监视器屏幕前,使用控制器实时操控ROV水下机器人,并检查传感器的所有数据。

“这是我们第一次在冰层之下跟踪季节循环变化,我们想看看情况如何,随着一年的气候变化,它们将产生怎样的影响。”

研究人员最感兴趣的是冰层之下光照变化对生态系统的影响,在一年的观测中,北极海冰之下从夏季永久光照至冬季完全黑暗,因为北极作为地球北半球的最顶端,将距离太阳最近,也会最远离太阳。海冰也经历季节性变化,在春季和夏季,伴随着光照和温度升温,海冰逐渐融化变薄,而在秋季和冬季,海冰将变得更厚。

穿透海冰的光照数量塑造了北冰洋生态系统,该生态系统是以海水和海冰中的微小绿藻为基础,因为ROV探测器将全年测量照亮和收集生物样本,研究人员将看到漫长冬夜之后,当第一缕阳光再次出现时,北极海冰生态系统如何逐渐复苏,散发生命活力。

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4、图中是研究人员正在监控水下机器人勘测作业。

海冰科学家马特罗说:“即使少量太阳光线穿过冰层,也能启动冰层藻类的生物产量,这些藻类生物是海洋食物链最底层,正是它们为浮游生物等微小甲壳类动物提供食物来源,而浮游生物是各种鱼类和海洋无脊椎动物的食物。”

美国科罗拉多州立大学大气科学家杰西·克瑞莫恩(Jessie Creamean)参与了MOSAiC探险任务的第一阶段,她希望水下机器人勘测数据能够帮助大家了解春季浮游植物大量繁殖过程中如何产生气溶胶,气溶胶是悬浮的大气微粒,它们是云层的“种子”。研究小组在较南区域进行勘测,结果表明,海洋微生物对于北极云层的形成至关重要,同时该情况也可能发生在北极中部区域,此前我们对此并不知晓。

杰西指出,目前我们正在探索北极海冰环境的一个关键环节——气溶胶对云层的影响,之前人们未深入研究过。

除了太阳光线之外,水下机器人还收集其他海洋环境数据,营养、盐度等海洋环境因素会影响海冰之下的生命形式,同时,也揭示了冰层底部的重要信息。通过水下机器人的多波束声纳,可以绘制海冰底部起伏结构的3D图像,科学家对海冰结构和周围海水的性质研究,希望能更好地了解海冰如何变厚或者变薄,以及被多少积雪覆盖的冰层更容易融化。

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5、即将放入冰洞的水下机器人。

尼古拉斯称,最终这些信息将输入到模型之中,便于预测无论在季节性循环过程中,还是人类造成气候变化的长期影响下,北极海冰在什么时间、什么位置最有可能融化。事实上,水下机器人收集的所有数据都可作为一种基准,帮助科学家了解海冰及其独特栖息地是如何随着北极地区气温升高而变化。

“一旦我们能将不同的生物群落映射到不同的冰况,就能预测随着气候转暖,生物群落可能发生怎样的变化。”

正如水下机器人(ROV)科学家在MOSAiC探险活动早期所了解到的,收集所有这些数据需要一定的耐心和适应能力。

ROV营地是建立一个基地帐篷,然后在里面钻探一个冰洞,将一个水下机器人放入冰水中,旁边配备一个控制台,由两名工作人员作为主、副操控员,他们坐在监视器屏幕前,使用控制器实时操控ROV水下机器人,并检查传感器的所有数据。2019年10月中旬,科学家将所有设备安装完毕后,迎来了一场风暴,导致海冰破裂,营地在海面上漂浮起来。最终研究人员不得不展开一项救援行动,其中包括驾驶一架直升机前往他们的野外营地,回收营地补给品。

之后一切都得重建,经过两周的休整,这支研究小组于11月2日再次部署水下机器人潜水勘测。马特罗说:“在接下来的两周时间里,行动非常成功,但是另一场风暴接踵而至,整个营地再次漂浮起来,这次研究小组设法在同一地点多呆几个星期,然后继续潜水,但在12月16日,冰层上又出现一道裂缝,正在穿过营地,最终研究小组被迫拆除所有科研设备,避免被海水浸泡。”

在圣诞节前夕,抵达MOSAiC第二站的新工作人员第三次建立“ROV绿洲营地”,随着冬季的到来,冰层变得更加坚硬稳定,令人欣慰的是,营地此后再没有被调整。

尼古拉斯称,这些后勤方面的挑战和困难是北极工作必须面对的,他从上世纪90年代末开始一直在遥远的北极地区进行实地勘测,不得不承认之前冰面作业带来诸多麻烦。北极海冰比我们预想的更有“活力”,这里是北极。

除了变幻无常的海冰之外,“北极土著居民”——海豹、北极熊,对我们构成了威胁。

正如海冰物理学家、ROV绿洲营地成员克里斯蒂安·卡特莱恩(Christian Katlein)所描述的:北极海豹非常讨厌,它们经常咬断水下电缆,为了防止海洋哺乳动物咬断电缆导致电力中断,水下机器人和其他缆绳在不使用时储存在一个金属网箱中,这是迄今最为效的预防措施。

还有来自北极熊的威胁,目前研究人员还没有危险的遭遇,11月9日,一只北极熊在研究人员午餐时间漫步进入MOSAiC气象研究营地,所有研究小组成员被迫撤离该冰面,整个下午的工作不得不取消。马特罗解释称,我们的首要任务是确保北极熊对科学家未构成伤害,人身安全在北极勘测活动是放在第一位的。

尽管在北极进行科学研究会面临许多挑战,但对于ROV绿洲团队而言,他们能够收集到一整年的勘测数据,付出这些努力是值得的。卡特莱恩对北极探险活动非常乐观,他表示,这是我的希望和梦想,北冰洋是一个非常好的勘测地点,这一点非常重要。他回忆在2019年10月的暮色中,当时的天空变成一抹粉红色和橙色,太阳强烈的直射角度在冰面上呈现耀眼的蓝色,但夜晚来临时,你就会沉浸在一片漆黑环境,但这里仍然非常美丽。(叶倾城)

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