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      這次,不只是到北極!中國科學家圓夢北極點!
      來源:科普中國
      發布時間:2023-10-10
      瀏覽次數:986

      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,你會發現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范圍內時,船以5節以下的速度在冰區中航行,其產生的動能足以壓破冰面,保證船舶平穩持續前進,這種破冰方法為連續式破冰。


      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,當1/4船身進入冰區之后開始用舵旋回,根據冰情來調整舵角,以此來控制船身進入冰區的距離。每次旋回后適當調整船首方向和冰區邊緣的角度,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對于船體結構的損害較小,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的“雙龍探極”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系統也會產生影響,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環境安全問題等。


      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域執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。


      因為兩極地區適宜的作業時段有限,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作業,也不會出現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,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,無數探險家和科學家前赴后繼一路向北,挑戰極寒和孤獨,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,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

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


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