在南極如何破冰前行？

“雪龍”號（前）與“雪龍2”號。

11月29日，石立堅正在位于北京的辦公室內處理數據、分析冰情。

　　正在執行中國第42次南極考察任務的“雪龍2”號于北京時間11月25日抵達中山站外圍海冰區域后，已連日開展破冰作業。北京時間11月30日，“雪龍”號也到達該區域。
　　近年來，從九天之上的國產海洋衛星，到無人機在極寒空域精準盤旋，中國極地科考的自主創新之路不斷延伸。面對復雜冰情海況，衛星與無人機如何聯動，為“雪龍”兄弟尋找“最佳路線”？記者連線了國內及“雪龍”號上的專家。

1海洋衛星：尋找破冰最優路線

　　“船長，大前天圖上這個地方有一條水道，不過這兩天的大風又把海冰吹到了一起，水道封住了。”
　　“是的領隊，您看這張衛星圖像，‘雪龍2’號現在準備從這座大冰山的北邊繞過去，突破亂冰區，從西側這片平整冰區繼續破冰。”
　　這是北京時間11月29日，“雪龍”號會議室內，考察隊領隊魏福海與“雪龍”號船長朱兵商議的一幕。他們面前的屏幕上，是國家衛星海洋應用中心發來的中山站附近衛星遙感高清圖。
　　即使在南半球的夏天，南極大陸邊緣仍有堅硬海冰。“雪龍”兄弟須艱難破冰，才能抵近考察站，開展生活保障、科研裝備等關鍵物資卸貨。
　　“今年卸貨任務很重，但冰情年年不同，天氣說變就變，很多情況下需要現場決策。而我國自主海洋衛星觀測體系提供的信息是探冰、破冰的重要參考。”魏福海說。
　　一組數據顯示，自2002年第一顆自主海洋衛星升空以來，我國已成功發射海洋水色、海洋動力環境、海洋監視監測三個系列共14顆海洋衛星，目前11顆在軌運行，構建了高精度、定量化、高重訪，覆蓋全球大洋、極地與我國管轄海域的業務化觀測體系。
　　“近年來，我中心負責承擔南
　　北極科學考察衛星遙感保障任務。”中心極地遙感監測部主任石立堅介紹，目前，團隊正安排衛星對中山站站區和周邊海冰分布情況加密觀測，為“雪龍”兄弟尋找更多破冰潛在路徑。

2
完成國產替代：“千里眼”破解海冰預報難

　　船時11月29日深夜，隨船衛星保障人員、國家衛星海洋應用中心工程師紀元在電腦前接收中國“1米C-SAR衛星01”與“02星”數據，第一時間處理轉化，并最終形成高分辨率衛星數據圖片。
　　“‘1米C-SAR衛星’是我國首批業務化運行的多極化合成孔徑雷達衛星，能夠穿透云層，十分清晰地觀測到地面各類物體及地形地貌。”紀元說，“1米C-SAR衛星”具備多種觀測模式，其中在南極冰區常用的精細條帶模式可以實現5米分辨率、50公里成像幅寬，實現對大范圍冰區的精細觀測。
　　紀元介紹，極軌衛星繞地球按照一定周期重復觀測地表，因此需要“雪龍”船衛星接收系統與國內的地面接收系統“前后聯動”，在一天中的不同時段，接收有限時間內的有效數據。
　　記者了解到，今年中國南極考察隊主要使用國產自主衛星遙感數據，實現了海洋動力環境、極區海冰密集度、高分辨率遙感影像等多源衛星數據產品應用，改變了過去該類數據產品主要依賴國外進口的局面，完成了國產化替代。
　　石立堅表示，下一步，國家衛星海洋應用中心將結合極區海冰衛星監測產品和人工智能模型，更好開展極區海冰預報預測工作，讓國產“千里眼”破解海冰預報難題。

3
無人機：星載遙感的關鍵補充

　　“基于無人機的遙感技術能彌補野外觀測與星載遙感之間的空白。”考察隊員、同濟大學測繪與地理信息學院教授喬剛為記者展示用于南極測繪遙感的無人機設備。
　　他這樣解釋在南極地區應用衛星與無人機遙感觀測的區別：衛星遙感觀測有大范圍宏觀觀測的優勢，而無人機航拍可以實現小范圍上的冰川和海冰狀況觀測，用于更加詳細的冰面信息提取與分析，兩者之間可以互補。
　　“在識別海冰表面裂隙和微地形、分析冰川表面融化、觀測冰坑和冰川表面塌陷事件等方面，無人機數據有優勢。”喬剛說。
　　在近幾次南極考察中，喬剛及其團隊先基于遙感衛星數據規劃破冰航線，再使用無人機在固定冰區“探路”，為考察隊完成各項任務提供支撐。2019年至2023年期間，團隊利用無人機進行了南極達爾克冰川表面微地形三維重建及其演化分析，揭示了冰川流速的變化。
　　冰海為卷，“星”“空”聯動，不僅為“雪龍”兄弟在重重冰障中指明了航向，更展現著中國各項自主極地保障科技的快速發展。
　　專家認為，中國海洋衛星目前正處于全面升級換代、逐漸由“跟跑”向“并跑”轉變的關鍵時期，將加強拓展海流、極地等新型觀測能力，支撐海洋強國建設。 文圖均據新華社