Xuelong sætter rekord med 12 isstationer i Arktis

Hvad netværket af 12 stationer skal måle

Holdet udsatte mere end 30 isbaserede instrumenter, blandt andet bøjer til måling af havisens massebalance, isbaserede profileringsbøjer til lavt og dybt vand samt bøjer, der følger havisens drift.

Stationerne understøttede samtidig målinger af flere forbundne dele af det arktiske system:

• det atmosfæriske grænselag
• havisens fysik og massebalance
• forholdene i havet under isen
• økologien under isen

Samlet skal målingerne levere langvarige observationer direkte fra miljøet samt valideringsdata til studier af det koblede system mellem atmosfære, havis og hav, mens den arktiske havis ændrer sig hurtigt. Et tættere netværk giver også en større geografisk dækning end en traditionel enkelt-skibsekspedition, som normalt etablerer omkring seks arbejdsstationer på isen.

Den praktiske fordel er, at forskerne kan sammenligne flere lokaliteter. De kan undersøge, om ændringer i atmosfæren hænger sammen med ændringer i istykkelse, havforhold eller biologisk aktivitet. Observationerne kan dermed bidrage til at forklare mekanismerne bag de hurtige arktiske forandringer og forbedre de data, der bruges i klimaforudsigelser.

Sådan skulle Xuelong 2 udvide netværket

Det andet forskningsisbryderskib, Xuelong 2, var planlagt til at fortsætte undersøgelsen nær 84°N med seks kortvarige isstationer og én langsigtet station. Planen omfattede mere end 20 aktiviteter, blandt andet udsætning af isbaserede bøjer, indsamling af sne-, iskerne- og vandprøver under isen, fjernmåling af havisen, atmosfæriske profiler og hydrografiske målinger under isen.

De to skibes stationer var planlagt, så de kunne fungere sammen som et observationsnetværk. Koordineringen skulle udvide den geografiske dækning og gøre det muligt at studere samspillet mellem atmosfære, havis, hav og økosystemer i det centrale Ishav mere detaljeret.

En 1,3 meter tyk isblok skal bruges til skibsdesign

Ekspeditionen indsamlede også en stor havisprøve til mekaniske forsøg. Over omkring seks timer brugte forskerne et iskernebor og en motorsav til at skære en blok fri, som var 1,3 meter tyk og målte 1,2 gange 1,2 meter.

Forskerne vil måle prøvens mekaniske egenskaber under arktiske forhold. Arbejdet udvider ekspeditionens samling af havisprøver og skal levere forsøgsdata, der er relevante for konstruktionen af næste generation af polarfartøjer.

Nationale instrumenter muliggjorde automatisk overvågning

Arbejdet ved isstationerne skabte også et ubemandet observationsnetværk i Ishavet og satte kinesisk udviklet udstyr til marin overvågning på prøve. Blandt det mest udbredte udstyr – isbaserede profileringsbøjer til lavt og dybt vand samt bøjer, der følger havisens drift – var den gennemsnitlige andel af kinesisk producerede komponenter over 90 procent.

Udstyret gjorde det muligt at udsætte instrumenterne i større arrays og forbinde dem i et automatisk overvågningsnetværk i stedet for kun at basere sig på målinger, der blev indsamlet, mens forskerne fysisk befandt sig på isen. Det er et skifte mod gentagne, distribuerede observationer, som kan fortsætte, efter at forskningsskibet er sejlet videre.

Hvad den ubemandede økologiske isstation kan vise

En af ekspeditionens særlige installationer var en ubemandet økologisk isstation, der blev beskrevet som systemets første demonstrationsanvendelse i Arktis. Den kombinerer akustiske, optiske og elektriske sensorer for at følge atmosfæren, isen, havet og økologien over længere tid.

Systemet skal følge den biologiske aktivitet under isen, mens lyset skifter gennem årstiderne. Kontinuerlige observationer kan hjælpe forskerne med at undersøge, hvordan organismer under isen overlever polarnatten, og hvordan de reagerer, når polardagen vender tilbage.

Det er vigtigt, fordi korte sommerundersøgelser kan overse processer, der foregår resten af året. En ubemandet station kan forbinde observationer på tværs af skiftende lys-, is- og havforhold og dermed give et mere komplet billede af, hvordan økosystemet under isen reagerer på sine omgivelser.

Den større betydning

Xuelongs 12 stationer er lige så meget et skifte i observationsstrategi som en rekord i antal. Ét skib, der arbejdede på 12 lokaliteter, efterfulgt af de planlagte syv ekstra stationer fra Xuelong 2, skaber en bredere platform til at sammenligne forholdene i det centrale Ishav.

Målingerne vil ikke alene besvare alle spørgsmål om forandringerne i Arktis. Deres værdi ligger i kombinationen af mange typer data – isprøver, drivende bøjer, atmosfæriske profiler, havmålinger og økologiske sensorer – fra forskellige steder og tidsperioder. Tilsammen kan de hjælpe forskerne med at teste modeller mod virkelige forhold, identificere samspillet mellem atmosfære, is, hav og biologi og forbedre forståelsen af et Arktis i hastig forandring.