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科学家们在北冰洋中部的海冰上安装仪器,旁观者在费多罗夫院士号的甲板上观看。 资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩必威手机官网
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2019年11月18日8:00

马赛克内部:长达一年的北极探险是如何帮助气候科学的biwei6868

Daisy Dunne.

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11.18.19
Daisy Dunne.

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18.11.2019 |上午8:00
58必威网 马赛克内部:长达一年的北极探险是如何帮助气候科学的biwei6868

世界上最大的极地考察队目前正在北极进行。这项为期一年的任务被称为北极气候研究的多学科漂流观测站(马赛克),涉及来自19个国家的600人。科学家们正在一艘被困在海冰中的船只上进行各种测量,这些测量可能有助于改变气候模型。必威手机官网《碳简报》的科学作biwei6868家黛西·邓恩在2019年秋季参加了该探险的前六周。这是四篇聚焦MOSAiC研究的文章中的第一篇。

在北冰洋浮海冰上登陆12吨直升机并不容易完成任务。但是,俄罗斯研究船员在这个14座Mi-8上有一个令人惊讶的简单技巧,使工作更容易。随着直升机接近冰,一名船员抛出门,踢出一辆旧的汽车轮胎。

当轮胎落到下面的冰上时,船员手表。轮胎的黑色与海冰的灰色和蓝色色调和上面的天空相比,深入了解看似平坦的景观。此参考点有助于飞行员在冰面上工作。

随着北极和南极研究所的海冰专家,Tomasz Petrovsky博士博士,直升机接近冰并徘徊在其表面之上AARI),他跳到冰面上,用手钻在下面的海洋中钻洞。

其余的研究团队专心地看起来。通过冰钻取所需的时间是一个良好的指标。Petrovsky竖起大拇指,发出信号,冰足够厚,足以让研究团队安全地在冰上脱颖而出并开始收集数据。

在零下6度的严寒中,一个由6名研究人员组成的小组挤在冰面上,开始进行更多的厚度测量,而直升机则在附近等待。此前从未有人踏足这块冰,这意味着每向前一步都有潜在的风险。冰层表面覆盖着几厘米厚的雪,这可能掩盖了薄冰的裂缝或延伸。

为了安全地导航冰,研究团队密切关注周围环境。锯齿状的存在,高层结构粘在冰面上有助于研究人员识别被称为“国际扶轮的压力d全球经济”。冰的颜色也能反映出它的厚度。薄冰的颜色往往较深,因为它更透明,因此,可以显示更多的黑暗的海洋下面。

“你看到了熊轨道吗?”Jakob Belter.,阿尔弗雷德·魏格纳研究所海冰博士生(AWI)的喊声盖过了直升机叶片的嗡嗡声。就在几米远的地方,雪地上留下了一组又大又圆的爪印。北极熊被广泛认为是科学家在海冰上安全的最大威胁之一。在前方,一个武装的北极熊守卫盯着地平线。

Jan Rohde和Jakob Belter在北冰洋中部的一架Mi-8直升机前测量冰层厚度。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

Jan Rohde和Jakob Belter在北冰洋中部的一架Mi-8直升机前测量冰层厚度。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网来源:黛西邓恩。

研究人员正在努力寻找大块的海冰,即所谓的浮冰,它们可能足够大、足够厚,足以支持大量的科学设备使用整整一年。选定的浮冰将充当浮动研究站网络的脚手架。这些观测站将在MOSAiC项目中发挥关键作用,这是有史以来规模最大、最复杂的北极考察队之一。

在为期一年的航行中,马赛克“冰营地”将在附近举行来自19个国家的600人.研究车站网络将围绕营地。这些科学家将研究对海冰,海洋,大气和生态系统的变化 - 希望更好地了解北极正在变化如此迅速。反过来,这种大量的新数据将用于帮助改善用于项目未来变化的气候模型。

营地的中心将是极地斯特恩号这艘德国破冰船会故意将自己冻结在海冰中。随后,这艘船及其周围的考察站网络将在冰上停留一年,被动地漂过北极。

肯定没有知道冰在哪里,但研究人员希望最终能够最终结束“弗拉姆”年代t牵引,位于格陵兰岛和斯瓦尔巴岛之间的海洋段落,挪威北极岛。

加拿大

俄罗斯

冰漂移开始

2019年10月6日

潜在的漂移路线

2020年9月

格陵兰岛

斯瓦尔巴特群岛

极地斯特恩号路线

弗拉姆海峡

Tromsø

2019年9月20日

地图显示极地stern号于2019年9月20日从特罗姆瑟出发到北冰洋中部北纬85度左右的路线,并于2019年10月6日附着在浮冰上(红色)。用草做的箭头表示了这艘船在一年的航行中可能经过的区域,它将在弗拉姆海峡附近结束。图片来源:“碳简报”的汤姆·普拉特必威手机官网

来自俄罗斯、中国和瑞典的其他考察船将把科学家和物资运送到冰场。

必威手机官网被邀请碳简介加入探险队的前六个星期船上的其中一艘船只,俄罗斯研究船命名为Akademik Fedorov.这艘船跟随北极星号从挪威特罗姆瑟的起点出发,一直到距离北极不到几百英里的地方,以协助探险队的准备工作。

冰界

来自Tromso的Akademik Fedorov的离开每天延迟一艘从科罗拉多州迟到的科学设备的运输容器。

在船上,研究团队开始适应新的环境。这艘船有七层,里面有私人舱、研究实验室、食堂、乒乓球室和宽敞得惊人的桑拿室。每个房间都暖和得令人窒息,每个门上的标志和安全提示都是俄语的。

每天早上7点,科学家们就会被扩音器叫醒:“探险者们,醒醒!”用餐时间是严格限定的,早餐7:30开始,午餐11:30开始,下午3:30开始喝茶,晚餐7:30开始。研究人员和船员可以享用大量的东欧主食,比如罗宋汤,一种用甜菜根做成的肉汤。

从左到右:一锅罗宋汤,一种用甜菜根做的传统东欧汤;马赛克科学家在费多罗夫院士的食堂吃午饭;学院走廊上的安全标志。费多罗夫资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩必威手机官网

填满船舱的研究人员来自不同的学科:海冰、大气、海洋、生态系统、生物化学和地质学。MOSAiC的目的是让这些科学家一起进行测量,这样他们的研究之间的联系可能会更容易被发现,说马修Shupe博士他是MOSAiC的联合领导者,也是来自科罗拉多大学和国家海洋和大气管理局(Noaa.).他说:

“我们,科学家,是有纪律的生物。我研究大气中的云,所以通常我会和其他大气科学家一起去这个领域。但对我来说,只研究北极某个地区的云,而其他人研究其他地方的生态系统是不够的,因为这样我们就不知道它们之间到底有什么联系。所以,在这里,我们把人们聚集在同一艘船上来研究这些过程。”

需要更多跨学科的北极实地研究是促使Shupe在大约11年前提出MOSAiC概念的因素之一。几年后,他遇到了克劳斯博士Dethloff他是AWI的气候模型师。他也有类似的想法。他想和北极星号一起在北极中部进行一项大气研究——所以,在那个时候,我们就合作了。”

“我有一个项目的最初想法,可以改善气候模型,”德思洛夫说,他也是探险队的联合领导人。“这些模型(在代表)极地地区方面非常糟糕,这就是为什么我想到了这个想法,和马修一起,有了这个马赛克项目——获得高质量的数据,然后,在这些数据的帮助下,努力改进模型。”

术语表
反照率:这是一个衡量有多少太阳能量被表面反射的指标。必威体育在线注册它来源于拉丁词albus,意思是白色。反照率是以百分比来衡量的。阅读更多

气候模型是科学家用来预测地球未来的数学工具。Dethloff说,这些模型的一个主要限制是,在模拟气候时,它们可以对北极的小规模过程做出笨拙的假设。

例如,在夏季,温暖的温度可能导致海冰从上面融化,导致形成深层水的副池熔体池-在冰面上。这些池塘对冰面施加压力,增加了崩塌的几率。它们还改变了冰的反射率,或称“反照率”,导致冰吸收或多或少的热量。尽管有这些影响,一些气候模型不包括在他们的模拟中熔化池,或者假设所有熔化池的外观和行为都是一样的。

北冰洋的浮冰融化点和飞翔的象牙瓜尔大小比较

北冰洋的浮冰与融化的池塘和飞翔的象牙鸥大小比较。图片来源:Nature2pix / Alamy Stock Photo。

我们看到海冰每年都在减少。这是令人担忧的。

气候模型不能很好地模拟小规模过程的一个原因是,详细说明这些过程如何工作的实地数据相对较少。否则,可用的数据只持续了几周——这是北极实地研究的通常时间,Shupe说。通过在海冰上漂流一整年,MOSAiC团队的目标是收集更全面的数据,及时地用来填补气候模型的空白。

这次考察的另一个重点是更好地了解气候变化对北极的影响。

“我们看到气候变暖,海冰每年都在减少。这是令人担忧的。很明显,这将会产生一些影响——这些影响是什么,我们将会发现,”说埃里森博士方,AWI镶嵌马赛克生态系统研究团队的共协调员。

北极是地球上变暖最快的地区。而全球平均气温上升了大约1 c自工业时代开始以来,北极至少经历了两次这种变暖量。在北极的某些部位,温度以速度提升四次高于全球平均水平。

“差别很明显。你只需要看看窗外就能看到气候变化。马库斯·雷克斯教授他是马赛克探险队的队长。“在北极的一些地方,我们现在坐船去,以前我们是坐雪地摩托去的。”

北极变暖速度快于全球平均水平的现象被称为“北极变暖”。北极放大”。研究表明,造成这种影响的因素有很多,这与大气、海洋和海冰之间的相互作用有关。

当你融化海冰时,你会触发积极反馈环的灾难性周期。

这种相互作用的一个例子是海冰融化。总的来说,气候变化给北极的大气和海洋带来了更多的热量,导致海冰融化得更快。海冰是亮白色的,所以会反射进来的阳光。当冰消失时,它就会露出深色的海洋,吸收更多的阳光。这意味着冰盖的缩小会导致北极更快地变暖,这反过来又会导致更多的海冰消失。这种相互作用被称为“冰反射反馈”。

“当海冰融化时,就会触发一个灾难性的正反馈循环,以及一些抵消的负面循环,”他说Michel Tsamados博士,一位来自伦敦大学学院参加马赛克探险。“并不是所有的反馈都能被理解。”他说,MOSAiC的一个主要目标是更多地了解这些反馈——所涉及的步骤、它们运作的时间尺度以及气候变化如何导致它们转变。

费多罗夫院士号从特罗姆瑟出发,首先向北经过斯瓦尔巴特群岛,然后向东穿过西伯利亚的顶部。船在海上航行时,从舷窗看到的景色单调乏味,但研究人员看到了一些北极奇观。

在海上的第一晚,北极光出现在船上。科学家聚集在上甲板上观看白条在夜晚的天空中移动。“如果你仔细看,你可以看到他们跳舞,”杰西Creamean博士,一位来自科罗拉多州立大学谁领导了马赛克研究项目,探讨了北极云和气溶胶之间的相互作用。

当太阳发射的带电粒子穿透地球磁场并与大气中的分子发生碰撞时,就会产生北极光。这些碰撞产生了被称为光子的小爆发光,它们以颜色的形式出现在夜空中。太阳粒子的存在很大程度上取决于太阳的活动,因此很难预测北极光何时出现。

两天后,在有人报告看到从水下发出的荧光光点后,研究人员赶到了船的尾部。仔细观察船的后部,可以看到成千上万的发光的微小微生物,它们在黑暗的海洋中像精灵灯一样闪烁。

马赛克科学家们凝视着费多罗夫院士号的船尾,观察生物发光。

马赛克科学家们凝视着费多罗夫院士号的船尾,观察生物发光。信贷:马里奥Hoppmann。

在接下来的日子里,出现了一些关于这些生物可能是什么的理论。没有互联网,科学家们不可能得出一个确定的结论。“我最可能的猜测是,他们是生物荧光桡足类”,Creamean说。桡足类是一种小型甲壳类动物,遍布世界各地的海洋。Creamean说,可能是船的翻耕干扰了这些生物,导致它们产生了一种生物发光的压力信号。

这艘船终于在早晨的早晨左右到了海冰六天进入其航行,左右81度纬度。科学家们从他们的捆绑床上醒来观看地平线上的冰。接近边缘的冰只有几厘米厚,缠绕着骨折。

这是费多罗夫院士号凌晨第一次在北纬81度与海冰接触。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩必威手机官网

随着船舶进一步北方移动,冰变厚,更难以通过。船的声音通过特别厚的冰撞击是大声的,可以从睡眠中唤醒研究人员。“你可以感受到振动 - 巨大的振动 - 特别是当你通过一个大冰浮冰的时候,”Akademik Fedorov船上的首席官员Grigory Romanav说。

罗曼纳夫说,与北极星号不同,费多罗夫院士号在技术上并不是一艘破冰船。为了穿过厚厚的冰层,这艘船利用引擎的力量向前撞击,试图打破冰层。如果冰面完好无损,船就会倒车,然后再次向前探入冰面。他说:“你必须一次又一次地撞击冰面,然后慢慢地前进。”

费多罗夫院士号的大副Grigory Romanav在舰桥上演示设备。

费多罗夫院士号的大副Grigory Romanav在舰桥上演示设备。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

一块叫做家的浮冰

当这艘船在海冰中奋力前行时,科学家们开始着手研究探险队面临的第一个重大挑战:找到一块足够大的冰块作为中央营地的基地。

看着浮冰从甲板上漂过,很快就会发现,没有两块浮冰是完全相同的。某一刻,一块圆形、扁平的冰块会从旁边漂过——科学家称之为“荷叶冰”。

几秒钟后,一层薄薄的、几乎是半透明的冰会经过,随着船前进所引起的震动而产生涟漪。这种冰被称为油脂状冰“ - 因为它类似于油烟,所以说丹尼尔·沃特金斯他是一名研究海冰的博士生俄勒冈州立大学参加马赛克活动。

拉普捷夫海的海冰经过费多罗夫院士号的下层甲板。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩必威手机官网

他说,浮冰在形状和大小上的巨大差异发生在冰层首次在海水上方形成时。沃特金斯举例说,如果波浪起伏,冰更有可能形成煎饼的形状。“这是因为,当更多的海浪发生时,冰没有时间把自己粘在一起。相反,单个碎片会不断地相互碰撞,这样就形成了完整的碎片。”

有时,如果条件合适,浮冰会变得特别厚和大,绵延数公里。沃特金斯说,这种情况可能发生在几个较小的冰碎片在冬天挤压在一起时。“水开始在浮冰之间结冰,就像胶水一样,把浮冰粘在一起。然后另一块浮冰会过来粘在上面——于是它就会长大。”

“这就像走过森林。“你看到的一些树木很小,有些成长比其他人更高,”说Jari Haapala教授是一个马赛克科学家,他是海洋研究单位的负责人芬兰气象研究所.“我们正在寻找他们所有的最大树。”

贾里·哈帕拉教授在费多罗夫院士号甲板上与科学家交谈。

贾里·哈帕拉教授在费多罗夫院士号甲板上与科学家交谈。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

Haapala是分布在Fedorov院士号和北极星号的海冰科学家小组的一员,他们的任务是寻找适合考察队主要地点的浮冰。

该计划是为了偏光,在切断其发动机之前驾驶到这个剥落,并允许自己在持续冻结。船周围的区域将用于建立一个庞大的冰营。

为实现这一目标,科学家们需要找到足够厚的冰川,以承受其重型仪器的重量 - 并且足够大,以支持其多方面的实验部位的计划。团队希望在船周围的冰上安装几个“城市”。每个“城市”将致力于测量北极气候系统的一部分的变化。例如,“海洋城市”将使用一系列仪器来测量冰浮冰下方的海洋中的功能,例如水温和盐度。

马赛克冰球设定的图表例证。信用:阿尔弗雷德韦格纳研究所

马赛克探险不是第一个尝试冰漂移的探险。1893年,挪威探险家弗里德约夫·南森他是这类野外工作的先驱,当时他有意将挪威的“弗拉姆号”(Fram)困在漂浮的海冰中,希望它能到达北极。弗雷姆号随冰漂流了近3年,直到在斯瓦尔巴特群岛附近的开阔水域出现,尽管它从未经过北极。

1937年,一群来自苏联的科学家首先在漂浮的浮冰上建立了一个研究基地。研究人员乘坐的这艘俄罗斯飞船是以其中一位科学家——大气研究人员的名字命名的Evgeny Konstantinovich Fedorov

1937年5月21日,苏联时代的科学家在第一个北极漂流站。从左到右:Petr Shirshov, Ivan Papanin, Evgeny Konstantinovich Fedorov和Ernst Krenkel。来源:未知

在接下来的80年里,俄罗斯研究人员继续在海冰上建立了39个漂流研究站,直到2013年关闭。

现在出现了我们以前没有经历过的新的危险。

“北极已经发生了很大变化。天气暖和多了。天气更冷的时候,冰更多,也更稳定。现在出现了我们以前没有经历过的新危险。弗拉基米尔•sokolv博士他是美国宇航研究中心(AARI)高纬度探险项目的负责人,也是费多罗夫院士号(Akademik Fedorov)的联合巡航负责人。(索科洛夫通过翻译说安妮Morgenstern博士)。Sokolov说,正是这些危险迫使浮冰作业完成。Sokolov负责最后一个浮冰站。

为了更轻松地寻找剥离,研究人员使用卫星数据。卫星从上面采取海冰的常规灰度图像,基于光传感器的信息。

从这些图像中,研究人员寻找异常的斑点。Tsamados说,一个大的黑点可能表示大剥落的存在。“暗点表示表面非常光滑。所以,可能是该区域是光滑的,因为它是一个连续的剥落而不是,让我们说,煎饼冰的领域。“

另一方面,亮白色区域表明冰层表面异常粗糙。这可能意味着这个地区的冰是崎岖而厚的——可能厚到足以支撑中央大本营

利用这些卫星图像,研究人员列出了一份靠近船只的潜在地点的候选名单,这些地点可能包含足够大和厚的浮冰,以满足中央基地营地的要求。

接下来,一组研究人员被派往米-8调查第一个可能的地点。一旦直升机着陆,他们就用钻头测量冰层厚度。

雷克斯说,研究小组希望找到一块至少一米厚的浮冰。“我们肯定能够处理80厘米厚的浮冰,尽管这并不完美。也许我们能找到1米高的浮冰,也许1.2米高——那将是理想的。”

一架米-8直升机降落在费多罗夫院士号的直升机甲板上。

一架米-8直升机降落在费多罗夫院士号的直升机甲板上。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

然而,由团队对Akademik Fedorov的第一个潜在网站的调查的结果令人失望。“我们测量的主要厚度有50,60和70厘米,”Sokolov说。

“我很惊讶,”哈帕拉补充道。“从空中看,它像一块非常漂亮的浮冰。”然而,他说,当研究人员深入冰层时,很明显,浮冰被融化的池塘打了洞。

融化池很可能是在夏季首次出现的,当时温暖的温度导致海冰表面融化。到了秋天,也就是这次航行的时间,温度下降导致融水池的顶部结冰,使得它们很难与其他冰面区分开来。

Shupe说,近几十年来,薄薄的冰雪般的冰的存在反映了北极中看到的更广泛的变化。“这些絮状物都是瑞士奶酪 - 它们都有大洞。这是北极现在的方式。“

自20世纪80年代初以来,北极海冰的平均厚度减少了超过一半.在过去的13年里,北冰洋的海冰覆盖面积也急剧下降13最小夏天海冰块记录。

连续几年创纪录的融化导致了冰层的平均年龄下降。在20世纪80年代,在北极发现的大部分海冰是“老冰——至少经历了一个融化季节的冰层。随着冰河时代的到来,它有足够的时间变得更厚更坚固。然而,在今天的北极,冰很可能不太可能存活一年到下一年。这引发了冰盖的转移,冰盖主要由一年级的冰——它通常更薄,在夏天更容易融化。

随着时间的推移,北极海冰老化不到一年(浅蓝色)到四年及以上(深蓝色)的范围的变化。范围显示了1985-2019年同一周(10月22-28日)。数据来源:国家冰雪数据中心.使用高级碳简介必威手机官网

在过去的十年里,北极已经转变为第一年结冰的区域

“我们不会找到多年的浮冰。在过去的十年里,北极已经转变为第一年结冰的区域,”雷克斯说。

在接下来的几天里,来自北极星号和费多罗夫院士号的研究小组访问了更多的潜在浮冰,进行更多的冰层厚度调查。

研究进行了三天,研究人员运气不错。来自北极星的研究小组发现了一块浮冰,它的中心部分非常厚,雷克斯说:

“我们选择的浮冰有一个非常压缩和厚厚的冰的核心。浮冰区域的厚度 - 我们决定称之为“堡垒” - 在许多地方的四到五米之间变化,在其他地方有1.5米。“

这片厚而崎岖的区域两侧都被较薄且不稳定的冰层所包围。浮冰的总面积约为两公里宽,三公里长。雷克斯说:“我们将利用这个堡垒作为我们行动的后勤枢纽。”

然而,妥协是必须的。科学家们曾希望在浮冰上建造一条跑道,以便在隆冬时节,当北纬高纬度地区的海冰变得太厚,船只无法通过时,可以通过空运运送物资。然而,被选中的浮冰的中心部分太厚,无法承载跑道,而浮冰的其他平滑部分太薄,无法承载飞机的重量。

“跑道无疑是目前最令人担忧的问题,”他说马塞尔Nicolaus博士,AWI和共同巡航领袖的海冰研究员在探险的第一腿上偏光。“就像现在就一样,你不能在这里占地一架飞机。但是,在未来四个月内,有足够的理由假设现有的冰将足够厚。“

尼古拉说,如果在冬季选择跑道的跑道不足够快的步伐,研究人员可能需要用增稠过程进行修补。“可能会发生,我们需要做一些事情来让冰比通常会更快地增长。例如,我们可以去除雪。“

当雪坐在冰顶上时,它充当毯子,从寒冷中屏蔽冰。因此,使用犁清除雪将使冰更曝光,提示更加加速。“另一种方法可以用大水泵淹没表面,让它冻结几天 - 然后重复这个过程,”尼古拉增加了。

“从科学上讲,这并不是我们所期望的,”Shupe说。“但我一直知道,我们不一定会找到一个理想版本的浮冰。”

仪器在冰上

一旦在浮冰上做出决定,北极星号和费多罗夫院士号就分道扬镳,开始应对一系列新的挑战。

对北极星号来说,下一个主要挑战是驶入浮冰,并开始冻结的过程,但不破坏它,尼古拉斯说:

“这当然是下一步的重要工作,为船只找到一个稳定的位置,并小心地操纵它,以免打破浮冰。然后,我们会出去做更多的调查,以确定我们的房地产,看看我们可以把各个研究站放在哪里。”

与此同时,费多罗夫院士号开始了考察的主要任务:建立“分布式网络”——一系列研究站将被安装在围绕中心营地的浮冰上。

每个研究站都将配备一系列科学设备,一旦部署,这些设备将自动收集并发回有关海冰、周围海洋和大气变化的数据。

一旦建成,中央营地和分布式网络将覆盖大约100平方公里的面积,相当于一个“网格单元,气候模型中的一个单元。

一支研究人员在直升机上被派出来寻找可能很大,足以支持研究站网络的冰浮子。

接下来,Akademik Fedorov驱动到这些冰川的第一个和摩尔本身到浮潜的边缘。这是船的“舷梯” - 重型金属楼梯 - 可以降到冰上。

舷梯允许从Akademik Fedorov段落到中央北冰洋上方的海冰。

舷梯允许从Akademik Fedorov段落到中央北冰洋上方的海冰。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

在接下来的几天里,科学家们在零下10摄氏度到零下15摄氏度的温度下长时间工作,把他们的设备部署在冰上。他们正在争分夺秒地工作。每天白天的时间都在减少。这是因为北极正在向极夜——一段持续整个冬天直到明年春天的时间,在这段时间里,太阳不会从地平线上升起,研究人员将处于24小时的黑暗中。

在太阳从地平线升起的最后一天,研究小组开始在分布式网络的最后一个主要研究站工作。

穿着毛皮衬里的红色西装和雪地靴,研究团队类似于宇航员,因为他们从舷梯到海冰。穿过冰,科学家们坐在木雪橇上被雪手机拉动。

一个研究人员团队在中央北冰洋的Akademik Fedorov前面拍摄冰芯。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩必威手机官网

第一项主要工作是在海冰上钻洞,有些洞宽达60厘米,一直钻到下面的海洋。这些洞是用来部署仪器的,仪器可以在冰下的水柱上上下游动,也可以把仪器固定在固定的地方教授伊恩·布鲁克斯,来自的大气科学家利兹大学参加马赛克活动。他说:

“你可能认为你可以通过用钉或螺钉固定它并将其冻结冻结仪器。但是,只要将压力放在冰上,它就会降低熔点等,慢慢随着时间的推移会融化出来。

“所以,为了将任何东西牢固地放置到位,你必须通过冰一直钻一个洞,然后,将一个连接在链子上的条形下降。它将落在冰的底部,它水平落下,所以你不能把它拉回来。这提供了真正稳固的东西。“

将安装的最大设备是一个被称为自主海洋通量浮标(一个O神奇动物),它使用了大量的传感器来检测微小的热爆发——即所谓的热通量——当它们在海洋和海冰之间移动时。

一群科学家在北冰洋中部的海冰上钻了一个洞。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩必威手机官网

”的方式水柱上下运动的热量是非常重要的,因为有很多很多的热量在海里,如果真的达到表面,可以做一些主要融化,我们真的不太了解现在的工作,”解释道Tim Stanton教授他是一位海洋学家海军研究生院在加利福尼亚州领导马赛克分布式网络的设置。Stanton设计了乐器,并使用它在马赛克期间首次收集数据。

在北冰洋中部,一个专门的海洋浮标的一部分,黄色的漂浮物从一辆雪地摩托上卸下来。

在北冰洋中部,一个专门的海洋浮标的一部分,黄色的漂浮物从一辆雪地摩托上卸下来。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

它是累人的。
但这是完成任务的必要条件。

该仪器分几个部分被带到部署地点,其中最大的部分是一个荧光黄色的浮子,它将放置在海冰上。斯坦顿说,当所有的部件放在一起时,这个仪器重达200公斤。

将仪器剪切并将其降低到海洋中需要几个小时。一个团队在苦寒的寒冷中的四个工作,有时会删除他们的防护手套,用赤手拧紧螺丝。“这很筋疲力尽,”Stanton说。“但这是完成工作所需要的。”

当科学家们集中精力安装仪器时,一群全副武装的北极熊警卫站在研究营地的边缘,面向地平线。探险队的领导认为北极熊是对参加探险队的科学家安全的最大威胁之一,因此,没有警卫的保护,任何研究人员都不允许进入海冰。

偏光熊卫兵在Akademik Fedorov的弓前看着地平线。

偏光熊卫兵在Akademik Fedorov的弓前看着地平线。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

每个警卫都穿着显眼的衣服,肩上挎着冲锋枪。它们在原地站了几个小时,扫视着全白的地面,寻找活动的迹象。看到北极熊的第一件事是拉响警报,并安全撤离研究站,解释说脾气暴躁Hohle他是MOSAiC的一名保安。她说:

“如果熊在150米的距离,我会发射照明弹。但是你要小心发射照明弹,特别是当你靠近它的时候,因为你可能会在它上面射击,然后它砰的一声撞到北极熊的后面,它们就会向你跑来。

“很难说我什么时候会考虑(用步枪)射杀一只熊,因为这取决于情况。但是,当我工作的时候,我总是创造一种想象的线,如果熊越过了这条线,那么不幸的是——我不喜欢用这个词——那是一只死去的北极熊。”

幸运的是,Fedorov上的研究小组在建立分布式网络的时候没有在冰上遇到任何北极熊,并且设法在剩余的时间内完成了实验设置。然而,“极地stern”号上的科学家就没那么幸运了。

一架米-8直升机在北冰洋中部上空飞行时,MOSAiC研究人员正在架设科学仪器。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩必威手机官网

“有一只北极熊妈妈和它的幼崽。我们已经在北极星上见过好几次了,”雷克斯说。“我们按照标准程序把它们赶走,这样它们就不会习惯和人类生活在一起——这种情况对双方都是危险的。”我们使用了信号枪和直升机。”

偏光的直升机被送去飞向母亲和幼崽,这样他们就会害怕远离主冰营。“这是高效的 - 我们现在没有看到它们三天半,”雷克斯补充道。

一只北极熊妈妈和她的幼崽走在费多罗夫院士号旁边。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩必威手机官网

冻结在

在费多罗夫院士号返回陆地的前一天,记者们乘坐直升机前往主要的冰营地。

从一架米-8直升机的窗口可以看到,“北极星号”停泊在北冰洋中部的一块浮冰上。

从一架米-8直升机的窗口可以看到,“北极星号”停泊在北冰洋中部的一块浮冰上。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

北极星号成功地驶入了它选择的浮冰。然而,雷克斯说,这艘船真正结冰还需要几周时间,因此,研究小组已经用一系列绳索将船固定在冰面上。

一系列绳索将北极星号锚定在北冰洋中部的海冰上。

一系列绳索将北极星号锚定在北冰洋中部的海冰上。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

在船的前面,科学家们已经开始建立不同的“城市”,这些城市将构成中心冰营地。研究人员已经安装了一个巨大的电缆网络,这样离Polarstern几公里远的仪器就可以保持连接。这些城市通过狭窄的、用栅栏隔开的“道路”网络连接在一起,科学家们坐着雪地摩托穿越这些“道路”。

在营地的最北端,研究人员已经开始安装“met city”——该地点的一部分,专门用来记录浮冰周围的大气变化。这个地点与营地其他地方的距离意味着这里出奇的安静——除了大气小组的一个仪器发出的定期的啁啾声。

“你能听到的蜂鸣声来自风廓线仪,”舒普说。的风分析器是一种定期产生声波以测量风速的仪器,他解释说。

除了测量风的变化,研究人员还建立了仪器来测量风的变化大气heric辐射,以及海冰和积雪。“观察大气的变化是一回事,但最终,了解这些变化对海冰的影响将帮助我们确定一些事情,比如冰什么时候会融化,”Shupe说。“把这些东西串联起来看,对MOSAiC的设计来说是非常基础的。”

前景:一个“降水桶”——用来收集降雪——被马赛克的“大都会”的挡风玻璃包围着。背景:偏光态。

前景:“降水桶” - 用于收集降雪 - 在马赛克“梅卡城”的挡风玻璃周围。背景:偏光态。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

就在我们计划建塔的地方旁边出现了一条大裂缝。

该网站的核心是30米高的塔楼,应该能够在比其他乐器更高的高度更高的大气中测量变化。但是,现在,塔楼躺在冰上。“在我们计划放在塔楼旁边的一个大裂缝 - 所以我们现在把它搁置在一边,”解释说戴夫哥星他是科罗拉多大学和美国国家海洋和大气管理局负责现场安装工作的电气工程师。

工程师Dave Costa检查一座30米塔的底部的电线,在梅卡市铺设在海冰上。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩必威手机官网

在靠近这艘船的地方,科学家们也开始了对海洋和冰城的研究。然而,雷克斯解释说,还有很多事情要做。“我们首先需要计划我们的冰芯取样地点。然后,我们将努力设置跳闸线。”雷克斯说,“绊线”是另一种抵御北极熊的措施,它是将在冰营地周围安装的电子围栏。

其余的准备工作将在接下来的几周内进行,届时研究人员将在完全黑暗的环境中工作。“人们对极夜的反应非常不同。保持一个有条理的一天总是很重要的,这样你就不会失去你的24小时周期,”Rex说。“我个人喜欢极夜。我知道我不会受到负面影响——我就是喜欢这样。”

在极夜的黑暗中观看马赛克的“海洋城”。

在极夜的黑暗中观看马赛克的“海洋城”。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

霍尔说,冬天可能会给北极熊守卫带来新的挑战。“要看到熊会更困难。但我们有一些夜视双筒望远镜可以使用。”

冬季结束后,探险队的下一个主要挑战将在夏季的几个月到来——从附近开始可能,当温暖的温度会导致海冰开始融化。Tsamados说,夏季变暖可能会导致熔体池塘形成跨越海冰的冰水 - 潜在地造成新的危险:

更广泛地,探险必须抓住社会挑战。一个问题限制了探险的环境足迹。在北极的航行中,偏光池将由海冰携带 - 一种无排放的运输方式。然而,它仍然需要燃烧热量和电力的燃料。

探险组织者估计,在探险过程中,这种燃烧将金额为22,000吨二氧化碳——与德国最大的燃煤电厂6小时的发电量大致相当。这一估计不包括远征队的支援船,如费多罗夫院士号(Akademik Fedorov)燃烧的燃料。

费多罗夫院士号直升机甲板上的直升机燃料罐。

费多罗夫院士号直升机甲板上的直升机燃料罐。资料来源:《碳简报》的黛西·邓恩。必威手机官网

在费多罗夫院士号(Akademik Fedorov)上,考察和参与考察的科学家对环境的影响是一个热门话题。一小群探险队的参与者试图通过通过火车-一项由毛罗·赫尔曼他是加州大学的气候科学博biwei6868士研究生埃尔希希参加马赛克活动。

“在雷达下很容易消失,像其他人一样乘坐飞机。但是时间不足,我们必须完全解决气候变化。赫尔曼说,这是我们可以做的[乘火车] - 我们玩得很开心。“

探险队面临的另一个挑战是参与者缺乏多样性。在费多罗夫院士号上,远征参与者的性别比例是27%是女性,73%是男性。男人也占主导地位领导职位.在远征的第一条腿上,这两个邮轮领导人和两个共巡航领导者都是男人。Akademik Fedorov的巡航领袖,托马斯博士Krumpen他也是AWI的海冰研究员,他说:

可能会有更多的女性,当然,这是讨论过的。极地研究一直是男性主导的,但我们现在在AWI看到事情在改变,这是我们努力争取的东西。然而,这不是一夜之间就能取得进展的事情。

探险队的第三站将由艾伦博士达姆这位来自AWIbiwei6868的地球科学研究员补充道。

费多罗夫院士号在海上航行五周后,于10月底返回特罗姆瑟。科学家们再次在甲板上排成一行,这次是为了观看陆地出现在地平线上的壮观景象。

与此同时,北极星开始了长达一年的浮冰漂移——在开始向北极移动之前,它首先向南漂移。)是有可能的船的位置实时。)船上的研究人员不会看到另一艘船,直到靠近今年年底,当他们将被第二个俄罗斯船只带来供应Kaptain Dranitsyn

Creamean说:“我们被告知要在圣诞节那天带一些好看的衣服。”“在海冰上过圣诞节真的会很特别。”

黛西·邓恩是被选中报道《马赛克》的五名记者之一。她离开特罗姆瑟的费用由组织这次远征的阿尔弗雷德·韦格纳研究所支付。

来自这个故事的Sharelines
  • 马赛克内部:长达一年的北极探险是如何帮助气候科学的biwei6868

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