這次,不隻是到北極!中國科學家圓夢北極點!
來源:科普中國
發布時間:2023-10-10
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如果有個(ge) 人去北極旅遊打卡了,那我肯定瞪大眼睛、羨慕不已。確實,在我們(men) 的印象中,北極這個(ge) 詞總給人遙不可及的感覺。但是,我國科學家在最近的一次科考中,不但到了北極,還“深入”北極——到達了北極點哦!


北京時間2023年9月5日13時55分,中國第13次北冰洋科學考察隊搭乘“雪龍2”號極地科考破冰船抵達北緯90度暨北極點區域,這標誌著中國船舶首次成功抵達北極點。


中國成為(wei) 世界第八、亞(ya) 洲第一個(ge) 實現駕駛破冰船到達北極點的國家,為(wei) 我國極地科考領域樹立了一塊新的裏程碑

中國自主建造的“雪龍2”號破冰船

(圖片來源:武漢大學中國南極測繪研究中心)


一、到達北極和到達北極點有什麽(me) 不同?

到達北極和到達北極點之間存在顯著區別。


北極是地球的三極之一,這是一個(ge) 被冰雪覆蓋的銀裝世界。進入北極圈即可被稱為(wei) 到達北極。


而北極點位於(yu) 北緯90度,位於(yu) 北冰洋上,是北極這片冰封世界的中心。


站在北極點,你會(hui) 發現自己置身於(yu) 地球的頂點,四麵八方皆是南方,旋轉一圈就輕鬆穿越360度經線。


在北極點,極夜和極晝交替一次就是一年,讓人仿佛置身於(yu) 另一個(ge) 星球——寒冷無情地統治一切,冰雪鋪展到視野的盡頭。


二、極地科考破冰船是如何“破冰”的?

根據海冰厚度的不同,破冰船的破冰方式一般可分為(wei) 以下幾種情況。


連續式破冰:當海冰厚度在破冰船設計的破冰能力範圍內(nei) 時,船以5節以下的速度在冰區中航行,其產(chan) 生的動能足以壓破冰麵,保證船舶平穩持續前進,這種破冰方法為(wei) 連續式破冰。


當海冰厚度超過破冰船連續破冰能力時,破冰船的破冰方式又可分為(wei) 旋回式破冰和衝(chong) 擊式破冰兩(liang) 種。


▲旋回破冰法:當破冰船開始進行破冰時,船身以一定的角度進入冰區,當1/4船身進入冰區之後開始用舵旋回,根據冰情來調整舵角,以此來控製船身進入冰區的距離。每次旋回後適當調整船首方向和冰區邊緣的角度,保證船舶在整個(ge) 破冰過程中按照螺旋狀前進。這種破冰方式的好處在於(yu) 船身以一定的角度進入冰區對於(yu) 船體(ti) 結構的損害較小,旋回的方式進出冰區不易被浮冰卡住,而且能夠保持一定的速度連續破冰,但缺點是有效前進距離較短,作業(ye) 所需開闊水域較大。


▲衝(chong) 擊式破冰:破冰船以一定的速度衝(chong) 擊並“騎上”冰麵,借助自身重力和動能將船身下的海冰壓碎,然後再騎上海冰進行破冰,起伏式緩慢破冰前進。當船再次受到的海冰阻力大於(yu) 前進動能時減速,直到停船後開始倒車後退,後退到一定距離後加速前進開始第二次衝(chong) 擊。衝(chong) 擊式破冰的過程中,可能由於(yu) 左右舷浮冰擠壓導致船舶被卡住,因此還需要在破冰前進的過程中拓寬航道,這種破冰模式也被稱為(wei) “徒步破冰”。


三、北極海冰大量融化,對破冰船“破冰”有什麽(me) 影響?

以往北冰洋中心區域海冰的厚度能達到3~4米,隻有核動力破冰船才具備如此強大的破冰能力。北極海冰的大量融化,導致海冰厚度變薄,極地地區的海冰覆蓋減少,使得破冰和通航更為(wei) 容易。


武漢大學中國南極測繪研究中心自主研發的“雙龍探極”時空信息平台顯示,今年的北極海冰融化非常劇烈北極點海冰厚度已經不足一米。而“雪龍2”號的破冰能力大約在1.5米的冰厚,這使得“雪龍2”號有能力衝(chong) 擊北極點。


當然,海冰融化對北極生態係統也會(hui) 產(chan) 生影響,它可能會(hui) 改變海洋生物的棲息地和遷徙模式,並且海冰融化會(hui) 讓更多的二氧化碳溶解在海水裏,導致海水酸化,不適合某些海洋生物生存,有可能導致部分物種的遷徙或滅絕,或造成一些海洋生態環境安全問題等。


四、完成科考任務後,破冰船是原路返回嗎?如果一直向北會(hui) 回到起點嗎?


完成既定科考任務後,破冰船通常不是原路返回,而是根據任務的性質和科考計劃選擇相應的航線。


如果一直向北的話,會(hui) 使破冰船最終停留在北極,沒法返回起點


有人會(hui) 想,哎,在茫茫的冰海上,破冰船“隻身”前行,船上的科考人員不會(hui) 很孤獨嗎?其實,在極地考察的過程中,不同國家的破冰船偶爾也會(hui) 在冰海相遇。


比如,2023年8月20日,“雪龍2”號前往北極加克洋中脊區域執行調查計劃的過程中,與(yu) “北極星”號插肩而過。9月6日,“雪龍2”號從(cong) 北極點撤離,沿著東(dong) 經100度南下,與(yu) “北極星”號最近相隔不到20海裏;“雪龍2”號從(cong) 北極點撤離之後,德國 “北極星”號於(yu) 9月7日也衝(chong) 到了北極點。在此次“雪龍2”號北極考察期間,同時還有韓國、美國、俄羅斯、加拿大等國的破冰船在北冰洋開展海洋調查。


因為(wei) 兩(liang) 極地區適宜的作業(ye) 時段有限,各國破冰船往往都在同一個(ge) 時間窗口開展科考活動,所以各國考察隊在南北極“偶遇”也不奇怪。


實際上,北冰洋和南極洲的麵積都達到千萬(wan) 平方公裏,即使全球各國破冰船同時進入極區作業(ye) ,也不會(hui) 出現狹路相逢無路可走的情況。


北京時間2023年9月14日淩晨5時33分,“雪龍2”號極地科考破冰船向南駛出北極圈,離開北極地區,最終“雪龍2”號於(yu) 9月27日返回位於(yu) 上海的國內(nei) 基地碼頭,結束本航次的全部行程。(圖片來源:武漢大學中國南極測繪研究中心)


五、北極科考:固因寒冷而艱難,亦因寒冷而迷人

北極及北極點寒冷異常,但其吸引力無法被寒冷阻擋,無數探險家和科學家前赴後繼一路向北,挑戰極寒和孤獨,為(wei) 了解開大自然的謎團,為(wei) 了追逐人類征服極限的夢想。


1951年夏,武漢大學(原武漢測繪學院)高時瀏教授到達地球磁北極,從(cong) 事地磁測量工作,成為(wei) 第一個(ge) 進入北極地區的中國科技工作者。


1999年中國政府組織了首次規模龐大的北極綜合科學考察,極地考察船“雪龍”號搭載著124名考察隊員首次航行北極,曆時71天,航行了一萬(wan) 四千餘(yu) 海裏,對北冰洋進行了全麵綜合的研究調查。


但是,由於(yu) “雪龍”號主要任務是在北極地區開展海洋、氣象、生物、地質等綜合考察,加之破冰能力有限,盡管曾經數次嚐試衝(chong) 擊更高緯度,始終未能到達北極點。


在全球氣候變暖的背景下,北極海冰有所變薄。伴隨著我國綜合實力的增強,我國自主建造了破冰能力更強的“雪龍2”號極地科考破冰船。在這一背景下,中國極地科考終於(yu) 征服地理北極點這一聖地!


作者

艾鬆濤 武漢大學中國南極測繪研究中心 教授

褚馨德 武漢大學中國南極測繪研究中心 博士生

淩家俊 武漢大學中國南極測繪研究中心 碩士生

審核張小紅 武漢大學中國南極測繪研究中心 教授

出品:科普中國

監製:中國科學技術出版社有限公司、中科數創(北京)數字傳(chuan) 媒有限公司


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