作者:刘诗瑶 来源:人民日报 发布时间:2016/1/25 14:18:52
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南极科考迈入“航空时代”

我国首架极地固定翼飞机“雪鹰601”在南极成功试飞。新华社发

正在地球最南端执行科考的中国第三十二次南极考察队传来新消息,他们在南极的“偏远”地区,获得了多项重大科学发现。同时,南极科学考察昆仑队不仅从原来的车载生活舱搬进了“新家”——昆仑站主楼,也在这个世界海拔最高的南极站又一次成功钻到了深冰芯,用于研究100万年以来的气候变化。

首次实地探明地球表面最大峡谷,其规模大大超过美国科罗拉多大峡谷

从去年12月22日起,科考队最新装备的首架极地固定翼飞机“雪鹰601”,依托南极中山站良好的地面保障条件,利用冰雷达、激光测高仪等多套机载科学调查设备,对伊丽莎白公主地区进行大规模、系统性航空科学调查。截至目前,探测区域已经覆盖86.6万平方公里,占到全南极冰盖总面积的1/15,测线累计长度超过2万公里。

“这次由中国科学家领衔的航空科学调查行动,取得的阶段性现场考察成果令人非常振奋。”中国第三十二次南极科学考察队副领队、冰川学家孙波说,南极洲东南极冰盖中部地区由于地域偏远,迄今是人类对南极冰盖认识最少的区域之一。而南极冰盖与全球气候变化具有密切联系,冰盖底部湖泊和水系对冰盖稳定性产生至关重要的影响。“因此,这三项重大发现对深刻理解冰盖稳定性及其对全球海平面的影响、揭示冰下地质构造和热状态及演化、寻找南大洋超冷水和底层水生成源区等都具有非常重要的意义。”

孙波介绍说,第一项重大发现是,首次实地探明地球表面最大的峡谷,其规模大大超过美国科罗拉多大峡谷。该峡谷存在于东南极冰盖伊丽莎白公主地的冰盖底部。冰雷达探测数据清晰地表明,冰盖底部峡谷长度超过1000公里,峡谷顶部最大宽度超过25公里,峡谷深度超过1500米,从南极冰盖中央区域的甘布尔采夫冰下山脉北麓发源,完整贯穿伊丽莎白公主地,在东南极大陆边缘西冰架位置与南大洋连接。

第二项重大发现是,南极冰盖底部最大的融水流域和“湿地”发育在东南极伊丽莎白公主地。探测发现,该地区冰盖底部孕育众多的冰下湖泊和冰下水道,且相互贯通连接。数据显示,其中一个冰下湖泊的宽度超过25公里,另一个冰下湖泊发育在冰层厚度超过4000米的地方。冰下水流方向与冰盖表面流向明显不一致,不仅颠覆了冰盖物质平衡过程的传统理论,而且对冰盖稳定性产生巨大作用,进而直接影响全球海平面预测的准确性。

第三项是科考队发现东南极冰盖伊丽莎白公主地深部冰层呈现大范围暖冰现象,表明冰下基岩地热通量显著异常。冰雷达探测数据显示,这里的深部冰层温度明显高于其他区域,更易于融化形成冰下湖泊和水系。暖冰的存在,与冰下地质构造、板块结构和岩石热状况密切关联,这为地质学家研究南极大陆形成演化提供了新的视野和命题。从南极冰盖对全球影响来看,冰盖底部界面灾变的不确定性,远远大于冰盖表面的冰气界面。

科考队结束了住在车上的日子,搬进了“新家”——昆仑站主楼

不久前,中国第三十二次南极科学考察昆仑队的队员们从内陆车队生活舱中搬进了“新家”——昆仑站主楼,结束了住在车上的日子,这标志着南极昆仑站实现动力设备和供氧生命保障系统联调并稳定运行。

昆仑站主楼分为住宿、活动、保障3个区域,由宿舍、医务室、科学观测、卫星通信、厨房、浴室、厕所等单元组成。昆仑队队员花了10多天,克服极寒、高海拔、低气压等恶劣环境影响,将相关发电机组、制氧装备和锅炉取暖设备安装调试完毕,并将室内门、窗、地板擦拭一新,确保达到入住条件。目前,昆仑站主楼9间房内的18张床位已经住上了考察队员。按照规划设想,3至5年后,昆仑站有望扩建为可以满足科考人员越冬需求的常年站。

昆仑站是我国首个南极内陆度夏考察站,地处南极冰盖海拔最高的冰穹A地区,是国际公认的南极冰盖最理想的深冰芯钻取地点。然而,这里地处冰盖高原,年平均温度达零下58.4摄氏度,空气稀薄,气压仅为海平面的57%左右,紫外线辐射强烈,是地球表面环境最恶劣的地方。因此,在此处钻探也是世界上技术难度最大的冰芯钻探科学工程。

我国南极考察队目前在昆仑站已开辟出长40米、地下深3米、宽5米的深冰芯钻探场地,并开挖一条长10米的钻探槽,完成了深冰芯处理和储存的工作场地、导向钻孔及安装、钻机循环系统等建设工作。1月上旬,本次南极考察昆仑队在昆仑站成功钻取出一支长3.55米的深冰芯,这是本次考察钻取出的第一支深冰芯。截至目前,我国已在昆仑站取得300多米深冰芯,这些深冰芯将被接续起来,用于100万年时间尺度全球气候变化研究,有望为科学家揭开地球古气候之谜、重建中新世气候档案提供一把“金钥匙”。

考察队领队秦为稼说,昆仑站全站设备成功投入试运行,表明昆仑站可以不必依赖内陆考察车队即可运行。随着未来航空手段的发展,昆仑站的综合效益将日益显现。“该站实现入住将为我国在南极内陆地区实施重大科学考察计划,建立业务化极地监测和后勤支撑体系,建设国内极地科学创新研究与共享平台,提升极地科学研究水平做出重要贡献。”

首架极地固定翼飞机“雪鹰601”成功实现三大飞行突破

本次南极科考取得重大进展和发现,我国首架极地固定翼飞机“雪鹰601”功不可没。

据秦为稼介绍,国家投入配置的“雪鹰601”固定翼飞机及其机载科学调查设备,表现出优越的技术性能和南极适用性。机载冰雷达穿透冰层能力超过5000米,冰层深部分辨力达到15米,空间定位精度达到25厘米,技术上达到国际上最先进水平,科考平台和考察技术手段的先进性为考察队取得研究突破奠定了坚实基础。

此次“雪鹰601”实现了三大飞行突破:一是开辟了从南极点飞越冰盖高原到达中国南极中山站的2304公里内陆中央航线,这是其他国家飞机未曾飞越的路线;二是首次在中国南极泰山站成功降落和起飞,为泰山站发挥航空保障作用奠定了基础;三是飞越南极冰盖海拔最高的昆仑站不落地加油返回中山站,这一超长航程和航时是该机型在南极创造的新纪录。

在飞越昆仑站过程中,“雪鹰601”飞行持续航程2623公里,持续飞行时间达9小时4分钟,全面验证了飞机的动力系统、控制系统、续航能力和适应南极高原环境复杂条件的技术性能。同时,搭载的冰雷达系统、重力仪、磁力计等多套先进科学设备获得具有重大价值的科学数据,机载应急救援装备也全面达到标准并运行良好。

秦为稼表示,此次飞越昆仑站,充分说明中国南极考察在完全飞行支持野外作业能力上达到世界先进水平,中国南极考察高精度南极冰盖航空遥感观测走在了世界前列,中国南极考察正在逐步从参与者变成引领者。

孙波认为,目前中国南极考察活动主要依托于考察站、破冰船和内陆地面车队,“雪鹰601”的技术性能、机载科考调查装备及应急救援设备达到国际先进水平,机载测冰雷达、重力仪等部分设备达到国际领先水平,将为中国极地考察提供具有国际先进水平的航空保障平台,其试飞成功意味着我国南极考察开始迈入“航空时代”。

 
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