北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室
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北师大地表国重派成员参加国际合作北极漂流观测计划,开展冰冻圈碳固持功能研究
发布时间: 2019-11-25  

2019920日,随着“极星号”(Polarstern)在俄罗斯破冰船“费德诺夫院士”(Akademik Fedorov)号护送下离开挪威特罗姆索港,人类历史上规模最大的国际联合北极科学考察项目 “北极气候多学科漂流冰站观测计划”(以下简称“北极漂流计划”,或MOSAIC计划)正式拉开序幕。126年前,挪威科学家与探险家弗里德约夫·南森驾驶着木制帆船“弗拉姆”开始了北极第一次漂流探险;20年前,国际北极科学界开展了第一个联合漂流科学观测计划-北冰洋表面热量平衡计划(SHEBA),但未达到像MOSAIC这样规模的多学科观测计划。

MOSAIC计划将首次装载着最为先进的科学仪器在北冰洋核心区域漂流一年,开展综合科学观测,总预算超过1.4亿欧元,共17个国家参与。该计划由国际著名科研机构阿尔弗雷德-魏格纳研究所(AWI)亥姆霍兹极地和海洋研究中心协调和组织。“极星号“先从薄冰区域进入北极的西伯利亚,然后随着海冰漂移。104日,“极星号”已经找到可作为漂流基地的中央观测站,与海冰冻结在一起穿越北极中心区域,向弗拉姆海峡漂流,整个观测计划为期一年。 MOSAIC计划将在50km范围内的海冰上建立一个分布式的区域观测网络。“极星号”和整个观测网络将与海冰一起穿过北冰洋中心地区,最终漂向大西洋。MOSAIC计划的科学重要性不言而喻,科考的顺利进行,将不仅对各国科学家的专业优势进行全面整合,同时对各国后勤保障方面也提供了新的合作范式。

MOSAIC计划分为海冰与积雪组、海洋组、大气组、能量(动量和湿度)通量组、生态组、生物地球化学组、化学组、动力模型耦合组,参加人数约600人。探索和认知北极是我国科学研究的优先方向和重点领域,深度参与MOSAIC计划等大型国际合作项目,将为我国发起“三极气候与环境国际大科学计划”提供合作思路。中国是MOSAiC计划的积极参与方,来自自然资源部第一海洋研究所、第二海洋研究所、第三海洋研究所、中国极地研究中心、北京师范大学、中国海洋大学、浙江大学、上海交通大学、中国科学技术大学和太原理工大学等科研单位和高校的18名科研人员参加现场考察。中国参加该次北极漂流计划将为认知和治理极地贡献中国智慧和力量。

北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室博士生王磊(图1)承担走航与海洋剖面温室气体观测任务,是北极海底冻土碳固持功能研究计划的前期试验。该计划集成了以效存德教授为首、以中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室杜志恒博士等、中国气象科学研究院青藏高原与极地气象科学研究所丁明虎副研究员等及中国科学院大学窦挺峰副教授等为成员的集体智慧,长期目标是对全球变暖下北极冰冻圈的碳固持功能开展研究。本次走航观测,旨在通过甲烷传感器搭载CTD,获取海冰覆盖下1000m剖面深度甲烷浓度数据及其同位素参数。该工作将为认识全球变暖背景下,温室气体在北冰洋多年海冰区的储存、源汇与转化机制提供基础数据;同时,通过定位和走航样品采集,为认识北极污染物传输与生物地球化学循环寻找进一步的证据。

据王磊博士发回的最新消息。目前,受北极冷空气影响,海冰出现了裂隙,这给“极星号”工作带来新的机遇和挑战(图2)。此外,北极熊多次“光顾”“极星号”现场,因此,需要防熊队员确保室外工作顺利进行(图3)。各工作组正迎应各种复杂气候条件与冰情,保质保量完成各项观测计划。

1MOSAIC计划出征仪式上的中国科考队员合影(左7为北师大王磊)

2:“极星号“航行轨迹与当前所在位置。(当地时间20191123日。原图来自https://follow.mosaic-expedition.org/

3:北极熊靠近“极星号“工作现场(原图来自https://follow.mosaic-expedition.org/




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