Slik bygget Xuelong et rekordstort nettverk av isstasjoner i Polhavet

Over 30 instrumenter måler hele systemet

Forskerne satte ut mer enn 30 isbaserte instrumenter. Blant dem var bøyer som måler havisens massebalanse, isbaserte profileringsbøyer for grunt og dypt vann samt bøyer som følger havisens drift.

Stasjonene ble brukt til å undersøke flere deler av det arktiske systemet samtidig:

• det atmosfæriske grenselaget;
• havisens fysikk og massebalanse;
• forholdene i havet under isen; og
• økosystemet under isen.

Samlet skal målingene gi langsiktige observasjoner direkte fra feltet, i tillegg til data som kan brukes til å kontrollere og forbedre forskningsmodeller. Målet er å forstå hvordan systemet der atmosfære, havis og hav henger sammen, utvikler seg mens den arktiske havisen endrer seg raskt.

Et tettere nettverk gir også bedre geografisk dekning enn en vanlig ekspedisjon med ett skip, som typisk etablerer rundt seks arbeidsstasjoner i isen. Forskerne kan dermed sammenligne flere steder og undersøke om endringer i atmosfæren opptrer samtidig med endringer i istykkelse, havforhold eller biologisk aktivitet. Slike observasjoner kan bidra til å forklare mekanismene bak den raske utviklingen i Arktis og forbedre datagrunnlaget for klimamodeller og prognoser.

Xuelong 2 skulle utvide målenettet

Det andre forskningsisbryterskipet, Xuelong 2, var planlagt å fortsette undersøkelsene nær 84°N. Planen omfattet seks korttidsstasjoner og én langtidsstasjon, samt mer enn 20 oppgaver. Disse inkluderte utsetting av isbaserte bøyer, innsamling av snø-, iskjerne- og vannprøver under isen, fjernmåling av havisen, atmosfæriske profiler og hydrografiske målinger i havet under isen.

Stasjonsplasseringene til de to skipene var planlagt som deler av samme observasjonsnettverk. Samordningen skulle gi større geografisk dekning og gjøre det mulig å studere samspillet mellom atmosfæren, havisen, havet og økosystemet i det sentrale Polhavet mer detaljert.

Et isstykke på 1,3 meter til testing av polarskip

Ekspedisjonen hentet også ut en stor prøve av havis for mekaniske tester. I løpet av rundt seks timer brukte forskerne en iskjernebor og motorsag til å skjære ut et isstykke som var 1,3 meter tykt og målte 1,2 × 1,2 meter.

Prøven skal undersøkes for å kartlegge isens mekaniske egenskaper under arktiske forhold. Arbeidet utvider samlingen av havisprøver og skal gi eksperimentelle data som kan brukes ved konstruksjon av neste generasjon polarfartøy.

Ubemannede målinger kan fortsette etter at skipet har reist

Isstasjonsarbeidet etablerte også et ubemannet observasjonsnettverk i Polhavet og fungerte som en test av kinesiskutviklet utstyr for havobservasjoner. Blant instrumentene som ble satt ut i størst antall – isbaserte profileringsbøyer for grunt og dypt vann samt driftsbøyer for havis – var den gjennomsnittlige andelen kinesiskproduserte komponenter over 90 prosent.

Med dette utstyret kunne forskerne sette ut større arrayer og koble instrumentene sammen i et automatisert overvåkingsnettverk. I stedet for å være avhengig av målinger som bare samles inn mens forskerne er fysisk til stede på isen, kan systemet fortsette å registrere endringer etter at skipet har seilt videre.

En ny måte å følge livet under isen på

En av de mest særpregede utsettingene var en økologisk ubemannet isstasjon, som ble omtalt som systemets første demonstrasjon i Arktis. Stasjonen kombinerer akustiske, optiske og elektriske sensorer for å følge atmosfæren, isen, havet og økologien over lengre tid.

Målet er å registrere biologisk aktivitet under isen gjennom de store sesongmessige endringene i lys. Kontinuerlige målinger kan gi forskerne bedre kunnskap om hvordan organismer under isen overlever polarnatten, og hvordan de reagerer når polardagen vender tilbake.

Korte sommertokt kan lett gå glipp av prosesser som skjer resten av året. En ubemannet stasjon kan derimot knytte sammen observasjoner fra perioder med ulikt lys, isdekke og havtilstand. Det gir et mer komplett bilde av hvordan økosystemet under isen påvirkes av omgivelsene.

Hvorfor rekordnettverket er viktig

De 12 isstasjonene til Xuelong representerer derfor en endring i måten Arktis observeres på – ikke bare en rekord i antall. Sammen med de sju planlagte stasjonene til Xuelong 2 kan de gi et bredere grunnlag for å sammenligne forholdene i det sentrale Polhavet.

Målingene vil ikke alene besvare alle spørsmål om endringene i Arktis. Verdien ligger i kombinasjonen av flere typer data: isprøver, drivende bøyer, atmosfæriske profiler, havmålinger og økologiske sensorer over ulike steder og tidsrom. Slik kan forskerne teste modeller mot faktiske forhold, undersøke hvordan atmosfæren, isen, havet og biologien påvirker hverandre, og styrke forståelsen av et Arktis i rask endring.