觀海測潮助力極地科學研究——記我國首個極地業務化海洋觀測站的建設

作者:記者 高 悅  來源:中國海洋報   發布時間:2019-03-28 08:47:56   [打印本頁] [關閉窗口]

  近日從中國南極長城站傳來好消息,自然資源部北海局圓滿完成南極長城站海洋站驗潮站建設任務,并自今年2月開始進行潮位業務化觀測,標志著我國極地區域首個業務化海洋觀測站正式開始運行。

  瞄準國家極地戰略需求

  認識海洋、經略海洋,需要不斷提升海洋觀測的能力。海洋觀測站(點)是觀測與研究海洋的重要平臺。

  經過多年發展,我國海洋觀測工作形成了一定基礎,在我國近海建立了100多個海洋觀測站(點),除了開展表層海水溫度、鹽度、潮汐、海浪、氣壓、氣溫、濕度、能見度、降水等常規水文氣象項目,還有地波雷達、X波段雷達、GPS、海嘯預警觀測等新興觀測項目,初步形成了以岸基觀測為主,浮標、衛星遙感、航空遙感和應急觀測為輔的海洋觀測網絡,基本覆蓋了我國近岸、近海及部分重點海域,在海洋防災減災、科學研究等領域發揮了重要作用。

海洋站安裝潮汐觀測儀器

  但受極地海冰等惡劣環境限制,我國在南北極一直未能建立起站基業務化海洋環境觀測體系,不具備長期、連續、準確的業務化海洋觀測能力。由于起步較晚、投入不足,就極地海洋觀測網的空間布局、觀測手段、基礎設施、技術保障而言,目前我國與發達國家相比尚存一定差距,還不能完全滿足極地事業快速發展的要求。南極是地球上環境最惡劣、氣候最獨特、空間最神秘的一片凈土,也是我國海洋觀測數據最匱乏的地區。

  為滿足國家極地戰略需求,支撐極地前沿科學研究,國家極地考察主管部門全面分析了我國極地海洋觀測面臨的機遇和挑戰,啟動建立極地海洋觀測站的立項事宜。2017年,經過主管部門和專家團隊的研究討論,最終確定長城站海洋站建設任務由自然資源部北海局承擔,自然資源部北海預報中心配合建造。

  在第34次南極科學考察期間,北海局派遣北海預報中心計劃業務科科長趙鵬赴長城站進行實地調研,并于2019年第35次南極科學考察期間實施我國首個極地業務化海洋觀測站建設,長城站海洋站建造駛上了“快車道”。

  因地制宜解決建站難題

  工欲善其事,必先利其器。受南極惡劣環境等條件限制,長城站海洋站對功能設計和建造工藝有很高的技術要求,“設計難度大、施工時間緊”成為建造團隊必須克服的難題。

  接到建造任務后,北海局立即成立了領導小組,以滿足南極海洋環境觀測為主、兼顧相關多學科研究需求為目標,帶領相關人員廣泛調研國內外先進海洋站,充分吸取各方經驗,科學制訂實施方案,既保證了設備質量、建設進度,又滿足了極地考察相關規范要求。


考察隊員正在挖溝鋪纜 

  為確保海洋站觀測設備的科考性能可靠,北海局發揮業務化海洋觀測優勢,專門抽調了工程技術人員跟蹤觀測設備和科考裝備的組裝建造,確保先進設計理念的“落地生根”。考慮到南極惡劣的環境和僅有兩三個月的施工窗口,建造團隊既要把現場組裝工作壓縮到最少,又要保證觀測設備極高的運行功能要求。

  2018年12月,趙鵬和北海預報中心維修基地主任張子軒一起抵達長城站,參加第35次南極考察長城站度夏考察,主要負責雷達式驗潮站建站任務,用以開展潮位的業務化觀測,具體包括儀器設備安裝、通訊線纜鋪設、數據實時通訊、數據采集中心設置、水準測量等工作。

  提起初到長城站的情景,趙鵬對觀測設備布放選址印象深刻。當時觀測設備預定布放于鮮有靠泊的長城站碼頭北側,但到現場發現,由于近期運輸巴西費拉茲站物資的大型運輸船經常停靠于碼頭北側,對現場水文環境造成極大影響。隊員們經與自然資源部中國極地研究中心和長城站溝通,臨時更改布放位置,決定布放在碼頭南側,成功避免了大型船舶對觀測數據造成的影響,確保觀測數據真實可靠。

  難題接踵而至。南極地形地貌極為復雜,98%以上的地區常年為冰雪覆蓋。每年12月到次年2月,冰雪融化,是開展科學考察和項目建設的有利時機。

  線纜鋪設需要破土挖溝,但鋪設線路上常年有車輛行駛,地面上滿是堅硬的礫石,地面下是常年不化的“凍土”。要想以最快的速度鋪設一條長達300多米的管線,無疑是一場難打的硬仗。為了加快挖溝進度,長城站提供了掘土機支持,然而隊員們還需要用鍬鏟、用鎬刨才能達到埋設管線的要求。為了減少對地面車輛通行的影響,隊員們即使在雨雪天氣也依然奮戰在施工現場,以最快速度完成了線纜鋪設,有效避免了地面上車輛行駛對纜線造成的安全隱患。

  歷經50多天的緊張施工,今年2月,南極長城站海洋站驗潮站正式投入運行,標志著我國首個極地業務化海洋觀測站建設取得實質性進展。

  為極地研究提供數據支撐

  如今在北海預報中心,一個人、一臺電腦、一條網線,就可實時查看長城站無冰期的潮汐觀測數據,并完成實時監控和質量控制。

  “海洋站能夠實現業務化觀測,離不開長城站隊友的幫助和強大的國內團隊技術支撐。”回想起建站的艱辛,趙鵬感觸頗深。挖溝鋪纜時,倒灌進了很多雪水。冒著刺骨的寒風,隊友們毫不猶豫,縱身躍入冷水中,掄錘、扶釬……一組人累得受不了,就在旁邊休息片刻,另外一組人立刻接替,一干就是十幾個小時。由于疲勞,他們往往是一躺下便睡著了,這樣的苦,大家都毫無怨言。

  南極素有“風極”之稱,即使在夏季,大風天氣也非常普遍。在長城站碼頭邊,樹立著一個白色的潮汐觀測儀。乍一看很普通,但仔細觀察就能發現它細微處的“改頭換面”:觀測設備底部裝有兩根紅色的金屬固定架,明顯與白色儀器不配套。

  在安裝潮汐觀測儀時,趙鵬和同事們發現儀器在大風影響下經常被吹得上下晃動,極大影響了觀測數據的質量。關鍵時刻,是隊友們連夜利用機床加工了兩根觀測儀固定桿,成功加固儀器。其實,類似的互幫互助還有很多。在考察期間,趙鵬和隊友們團結一心、患難相恤,結下了深厚情誼。

  開展南極業務化考察,需要更連貫和更加全面的觀測數據支持。南極海域冬季冰情嚴重,傳統的海洋環境觀測手段面臨許多實際困難。目前,長城站海洋站安裝的雷達式觀測設備還無法在長達4個月的冰期獲取有效觀測數據。

  “北海局還將繼續完善海洋站的鹽度、溫度、海浪、海冰等觀測功能,力爭實現海洋要素的實時全天候業務化觀測。”趙鵬說,相信隨著海洋站不斷完善,硬件設施和技術手段都將升級,必將提高我國對極地海域的數據獲取能力,為我國極地科學研究提供長期、連續、有效的數據支撐,助力我國全球海洋觀監測網體系建設。