规划问道

南极纪行 | 科学观测进行时

南极纪行 | 科学观测进行时

南半球的初夏夜,“雪龙”号极地考察破冰船在一望无垠的大海中航行。一束绿光从驾驶台顶部射向夜空,让我好奇:“这束激光是用来干什么的?”有队员说,好像是用来做走航科研工作的。具体是谁的项目、什么项目,却没人答得上来。
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闫士博正在排查仪器故障。曹悦妮 摄

我决定从正在开展温室气体等大气成分船载观测的马千里问起。“这激光不是我的。”马千里开朗健谈,兴致勃勃地聊了起来,“你看,我现在一共通过5套仪器开展观测,这是黑碳气溶胶分析仪,另外4套是气体分析仪,其中两套是分析二氧化碳、甲烷这两种大气中主要温室气体的,一套是分析臭氧的,还有一套分析水汽氢氧同位素。我主要是做好设备的维护,并尽量多地为下一步研究搜集数据。”他告诉我,空气里的成分有很多种,针对当前的全球变暖等问题,空气中成分的比例变化、气溶胶的组成等都有可能与之相关。通过持续观测、发现问题、研究分析、提出措施来应对气候变化——从南极臭氧空洞的发现、研究,到各国采取措施限制使用氟利昂,再到现在南极臭氧层逐渐恢复,就是很好的例证。“对了,胡冶好像正在进行大气颗粒物的研究,他会在顶层甲板采集样品,你可以问问他。”马千里想起来。
胡冶是华东师范大学的在读博士,有些腼腆,说话很慢。他本次科考负责的是南极雪冰硝酸盐同位素研究项目,主要通过硝酸盐来揭示南极的大气氧化环境,研究大气的氧化能力。通过分析大气、雪冰中硝酸盐氮氧同位素构成研究全球大气氧化过程,可为深入认识大气化学过程、气溶胶的生成等提供基础,为理解气候变化的过程和机制提供新的见解。这个科学问题已经研究很多年了,他的导师、师兄们已经先后数次到南极开展相关观测、采样和研究。今年,南极科考的接力棒传到了他的手上。“雪冰中的化学成分来自于大气气溶胶的沉降,而气溶胶有多种来源,一部分可能源自中低纬的长距离传输,所以需要采集航渡期间不同纬度的大气样品,这是我们研究项目的一部分。”胡冶说。对他而言,更大的憧憬和挑战在抵达南极之后——他将作为昆仑站队队员,前往内陆高海拔地区采集雪冰样品并开展观测。
“第一次来南极就要在内陆高海拔地区持续工作两个多月,比较艰苦,做好准备了吗?”我问道。胡冶认真地想了一会儿,说:“内陆工作环境特点主要是寒冷、缺氧、高海拔。我们已经进行了高海拔地区的适应性训练,也在青藏高原参与过钻探工作,身体是能够适应的,工作上也锻炼过,心理上也做好准备了,希望能够完成好本次科考任务。”之后,他向我讲解了钻取冰芯后一系列严谨细致的样品保存、处理和分析步骤。在他的娓娓道来中,我意识到他的个人气质与这项工作所需要的耐心、严谨、务实是多么契合。
“激光好像是闫老师的,他在做大气颗粒物的走航观测。”胡冶所说的闫老师,是来自自然资源部第三海洋研究所的闫士博。据了解,走航科学采样,必须避开其他国家的专属经济区,只有航行在公海上才能开展。闫士博的走航观测,在“雪龙”号刚刚驶出上海时就开始了,除了途经其他国家专属经济区时暂停采样,他每天至少有3小时一定在实验室。
找到闫士博时,他正在闷热的实验室里排查一台仪器的故障。这台仪器是他同事的,由于目前整个研究团队只有他在船上,航渡期间的仪器维护、科学观测都需要他来落实。维修这台仪器,他是第一次尝试,生怕修不好耽误了同事采集数据。
驾驶台顶部的绿色激光果然与他有关。闫士博介绍,那束激光是大气气溶胶激光雷达,用来观测垂直高度PM2.5和PM10的浓度、消光系数,是他参与研究项目的观测仪器之一。目前,闫士博正在开展海水和大气中二甲基硫的走航观测。二甲基硫是一种主要由浮游植物和细菌产生,从海洋中释放到大气中的含硫化合物。根据研究假说,这种气体在大气中会很快被氧化生成甲磺酸,容易形成云凝结核,进而减少太阳辐射,对全球变暖有一个抵消的作用。船行驶到公海时,闫士博几乎每天采一个点的水样,设置两个梯度的升温对照,看二甲基硫的生产和消费速率的变化。“最终目的是研究全球变暖下二甲基硫如何反馈于全球气候变化。今年南极走一圈,之后再把北极测了,再结合二甲基硫的光化学降解过程及海气通量,就能将二甲基硫在全球海洋的源汇过程了解清楚。”闫士博言语间透着自豪。
此时,他根据说明书清洁了仪器上的一个小接口,重新装上,仪器恢复了正常。接下来,闫士博又着手为自己的观测设备更换耗材,检查仪器运转是否正常……不知不觉,午饭时间就到了。
在船上,科研和生活往往会交织在一起。我在食堂遇到马千里时,这位科学工作者刚刚结束帮厨工作,他告诉我:“今天我打了60个鸡蛋!”与此同时,他在6层气象室里的高精度温室气体在线监测设备正在分秒不停地工作,每天产生100MB的数据,等着他去核查和筛选。

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来源:《中国自然资源报》

本报特派记者:曹悦妮

文字编辑:王自堃

新媒体编辑 :刘川

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