11月1日，由自然资源部组织的中国第40次南极考察队从国内出发。即日起，《中国自然资源报》开设“南极纪行”专栏，刊登本报特派记者跟随“雪龙”号参与南极科考期间的所见所闻、所思所感。
考察队员柯长青操控无人机开展观测
12月10日晚上，从“雪龙”号上吊运物资的直升机例行检修，卸货作业暂停。利用这个天空的“空档期”，考察队员柯长青在向考察队报告后，用无人机对“雪龙”号周边的海冰开展激光雷达航空遥感实验。这是中国第40次南极考察队在航渡及中山站卸货作业期间开展的科学调查项目之一。
柯长青是南京大学地理海洋科学学院教授，长期从事南北极海冰和高原冰川、湖泊的卫星遥感观测研究。他这次参加南极考察，主要任务是开展国家自然科学基金项目——南极海冰反照率的遥感反演及其长期变化趋势的现场调查研究。
柯长青说，通过卫星遥感数据的解译分析，能够推算出南北极海冰面积、厚度等数据，从而分析全球气候变化对海冰变化的影响等。比如北极海冰一直在减少，与全球气候变暖同步。而南极海冰面积在2015年之前呈现微弱增加的趋势，与全球气候变暖并不同步。但突然从2016年开始，南极海冰逐年减少，其原因是目前国际上较为关注的科学问题。而纯粹利用卫星遥感数据推算，难免出现误差，现场调查就是为了验证卫星数据的推算结果，校准各项参数，从而使得今后的推算更加精确。
早在11月25日，“雪龙”号穿越西风带进入浮冰区航行后，柯长青就开始船基海冰走航观测工作。每隔一小时，他就来到驾驶室和甲板，按照国际通用的观测规则，记录海冰的各项特征。
这些日子，在柯长青观测时，我向他请教了一些关于海冰的知识。比如海冰密集度，就是指单位面积内海冰面积所占的百分比。刚进浮冰区时，海冰密集度不到50%，后来逐渐升高，到中山站附近，海冰密集度一度达到90%以上。
比如海冰的种类可以按照大小分类，也可以按照形成的时间和特征分类。按照大小分类，像小城镇那么大的叫庞大浮冰，像高尔夫球场那么大的叫大浮冰，像城市中一个街区那么大的叫中浮冰，像仓库那么大的叫小浮冰，像排球场那么大的叫块浮冰，像台球桌那么大的叫饼冰，而尺寸小于两米的叫碎浮冰。按照形成的时间和特征分类，刚开始冻结，混有分散的冰晶、冰针、冰片，没有固定形状的叫新冰；新冰继续冻结，有了初步形状但厚度较小的叫尼罗冰；尼罗冰底部的边缘继续凝结、加厚，冰改变颜色，厚度达到10~30厘米时叫初冰；由初冰发展而成，厚度在30厘米到2米，只经历一个冬季生长期的海冰叫一年冰；至少经历一个夏天还没有完全消融的海冰叫多年冰。南极的多年冰大多分布在西威德尔海、别林斯高晋海和阿蒙森海海域，其他海域以一年冰为主，厚度也相对较薄。
在密集浮冰区，海面白茫茫的一片，是因为海冰上都覆盖着雪。有时积雪很厚，把海冰整个都压进海水里，甚至一部分积雪也没入海水中。海冰表面的积雪深度也是柯长青需要观测和记录的内容。
“雪龙”号抵达中山站附近海域后，停船开始卸货作业。柯长青在队友的协助下，到冰面上开展实地调查。一项调查是钻冰，选取一些点位，用钻杆将冰面钻透，获取精确的海冰厚度、出水高度（干舷高度）等数据，与根据卫星数据推算的厚度对比、验证。另一项调查是用光谱仪测量海冰的反照率。反照率是影响海冰消融速度的重要因素，反照率越高，吸收的阳光热量就越少，消融得就越慢。实地测量的反照率能够为校准推算参数提供依据。
而无人机则能够将观测的范围扩大，与人工实地测量相互佐证。无人机搭载了激光雷达探测仪和光学镜头，激光雷达数据可以推算海冰厚度，光学镜头可以拍摄清晰图像并计算海冰面积。
柯长青将无人机搬到前甲板平台，这时天气晴好，风也小，正适合作业。设置好各项参数，四旋翼无人机起飞，在南极上空开展观测。用了一个多小时，柯长青完成3个测区的观测，获取了宝贵的数据。
接下来，当“雪龙”号继续航行，柯长青还将继续开展海冰观测。当然，本次南极考察，也必将提升他用“天空之眼”观测海冰的精准度。
特派首席记者：王少勇
文字编辑：赵宁
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原文始发于微信公众号（i自然全媒体）：南极纪行｜校准海冰观测的“天空之眼”
规划问道
