這次,不只是到北極!中國科學家圓夢北極點!
來源:科普中國
發(fā)布時間:2023-10-10
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如果有個人去北極旅游打卡了,那我肯定瞪大眼睛、羨慕不已。確實,在我們的印象中,北極這個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(qū)域,這標志著中國船舶首次成功抵達北極點。


中國成為世界第八、亞洲第一個實現(xiàn)駕駛破冰船到達北極點的國家,為我國極地科考領域樹立了一塊新的里程碑

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么不同?

到達北極和到達北極點之間存在顯著區(qū)別。


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


而北極點位于北緯90度,位于北冰洋上,是北極這片冰封世界的中心。


站在北極點,你會發(fā)現(xiàn)自己置身于地球的頂點,四面八方皆是南方,旋轉一圈就輕松穿越360度經線。


在北極點,極夜和極晝交替一次就是一年,讓人仿佛置身于另一個星球——寒冷無情地統(tǒng)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(jù)海冰厚度的不同,破冰船的破冰方式一般可分為以下幾種情況。


連續(xù)式破冰:當海冰厚度在破冰船設計的破冰能力范圍內時,船以5節(jié)以下的速度在冰區(qū)中航行,其產生的動能足以壓破冰面,保證船舶平穩(wěn)持續(xù)前進,這種破冰方法為連續(xù)式破冰。


當海冰厚度超過破冰船連續(xù)破冰能力時,破冰船的破冰方式又可分為旋回式破冰和沖擊式破冰兩種。


▲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(qū),當1/4船身進入冰區(qū)之后開始用舵旋回,根據(jù)冰情來調整舵角,以此來控制船身進入冰區(qū)的距離。每次旋回后適當調整船首方向和冰區(qū)邊緣的角度,保證船舶在整個破冰過程中按照螺旋狀前進。這種破冰方式的好處在于船身以一定的角度進入冰區(qū)對于船體結構的損害較小,旋回的方式進出冰區(qū)不易被浮冰卡住,而且能夠保持一定的速度連續(xù)破冰,但缺點是有效前進距離較短,作業(yè)所需開闊水域較大。


▲沖擊式破冰:破冰船以一定的速度沖擊并“騎上”冰面,借助自身重力和動能將船身下的海冰壓碎,然后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于前進動能時減速,直到停船后開始倒車后退,后退到一定距離后加速前進開始第二次沖擊。沖擊式破冰的過程中,可能由于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“徒步破冰”。


三、北極海冰大量融化,對破冰船“破冰”有什么影響?

以往北冰洋中心區(qū)域海冰的厚度能達到3~4米,只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(qū)的海冰覆蓋減少,使得破冰和通航更為容易。


武漢大學中國南極測繪研究中心自主研發(fā)的“雙龍?zhí)綐O”時空信息平臺顯示,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”號有能力沖擊北極點。


當然,海冰融化對北極生態(tài)系統(tǒng)也會產生影響,它可能會改變海洋生物的棲息地和遷徙模式,并且海冰融化會讓更多的二氧化碳溶解在海水里,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(tài)環(huán)境安全問題等。


四、完成科考任務后,破冰船是原路返回嗎?如果一直向北會回到起點嗎?


完成既定科考任務后,破冰船通常不是原路返回,而是根據(jù)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,會使破冰船最終停留在北極,沒法返回起點。


有人會想,哎,在茫茫的冰海上,破冰船“只身”前行,船上的科考人員不會很孤獨嗎?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(qū)域執(zhí)行調查計劃的過程中,與“北極星”號插肩而過。9月6日,“雪龍2”號從北極點撤離,沿著東經100度南下,與“北極星”號最近相隔不到20海里;“雪龍2”號從北極點撤離之后,德國 “北極星”號于9月7日也沖到了北極點。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。


因為兩極地區(qū)適宜的作業(yè)時段有限,各國破冰船往往都在同一個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,北冰洋和南極洲的面積都達到千萬平方公里,即使全球各國破冰船同時進入極區(qū)作業(yè),也不會出現(xiàn)狹路相逢無路可走的情況。


北京時間2023年9月14日凌晨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(qū),最終“雪龍2”號于9月27日返回位于上海的國內基地碼頭,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(shù)探險家和科學家前赴后繼一路向北,挑戰(zhàn)極寒和孤獨,為了解開大自然的謎團,為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,從事地磁測量工作,成為第一個進入北極地區(qū)的中國科技工作者。


1999年中國政府組織了首次規(guī)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,歷時71天,航行了一萬四千余海里,對北冰洋進行了全面綜合的研究調查。


但是,由于“雪龍”號主要任務是在北極地區(qū)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(shù)次嘗試沖擊更高緯度,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,中國極地科考終于征服地理北極點這一圣地!


作者

艾松濤 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

凌家俊?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(jiān)制:中國科學技術出版社有限公司、中科數(shù)創(chuàng)(北京)數(shù)字傳媒有限公司


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