Xuelong klarade rekordundersökning med 12 isstationer i Arktis

Vad skulle nätverket mäta?

Expeditionen placerade ut mer än 30 isbaserade instrument, bland annat bojar för att mäta havsisens massbalans, profileringsbojar för grunt och djupt vatten samt bojar som följer havsisens drift.

Stationerna användes dessutom för tvärvetenskapliga observationer av:

• atmosfärens gränsskikt,
• havsisens fysik och massbalans,
• förhållandena i vattnet under isen, och
• ekosystemet under havsisen.

Tillsammans ska mätningarna ge långvariga observationer direkt på plats och data för att kontrollera modeller av det sammankopplade systemet mellan atmosfär, is och hav. Ett tätare nätverk ger också bättre geografisk täckning än en vanlig expedition med ett enda fartyg, som normalt etablerar omkring sex arbetsstationer på isen.

Det gör det lättare att jämföra olika platser. Forskarna kan exempelvis undersöka om förändringar i atmosfären sammanfaller med förändringar i isens tjocklek, havsförhållanden eller biologisk aktivitet. På så sätt kan de bättre förstå mekanismerna bakom Arktis snabba förändring och förbättra de data som används i klimatprognoser.

Xuelong 2 ska bygga ut nätverket

Det andra forskningsisbrytarfartyget, Xuelong 2, planerades fortsätta undersökningen nära 84°N med sex korttidsstationer och en långtidsstation. Planen omfattade över 20 arbetsmoment, däribland utplacering av isbaserade bojar, provtagning av snö, iskärnor och vatten under isen, fjärranalys av havsis, atmosfärsprofilering och mätningar av havet under isen.

Fartygens stationer planerades som delar av samma observationsnät. Samordningen ska öka den geografiska täckningen och ge bättre möjligheter att studera samspelet mellan atmosfär, havsis, hav och ekosystem i centrala Arktis.

Ett 1,3 meter tjockt isblock ska testas

Expeditionen tog också ett stort prov av havsis för mekaniska tester. Under ungefär sex timmar använde forskarna en iskärneborr och en motorsåg för att skära ut ett block som var 1,3 meter tjockt och mätte 1,2 gånger 1,2 meter.

Forskarna ska mäta provets mekaniska egenskaper under arktiska förhållanden. Arbetet utökar samlingen av havsisprover och ska ge experimentella data som kan användas vid konstruktionsarbetet för nästa generations polarfartyg.

Över 90 procent av vissa instrument var inhemskt producerade

Isstationsarbetet skapade också ett obemannat observationsnät i Norra ishavet och gav möjlighet att testa kinesiskt utvecklad utrustning för havsövervakning. Bland de instrument som placerades ut i störst antal – isbaserade profileringsbojar för grunt och djupt vatten samt bojar som följer havsisens drift – översteg den genomsnittliga andelen inhemskt producerade komponenter 90 procent.

Utrustningen gjorde det möjligt att placera ut större arrayer och koppla samman dem i ett automatiserat övervakningsnät. Därmed behöver forskarna inte enbart förlita sig på mätningar som görs medan expeditionens personal befinner sig på isen. Observationerna kan fortsätta även efter att fartyget lämnat platsen.

Den obemannade isstationen ska följa livet under isen

En av expeditionens mest särpräglade installationer var en ekologisk, obemannad isstation – den första tillämpningsdemonstrationen av systemet i Arktis. Den kombinerar akustiska, optiska och elektriska sensorer för att under längre tid observera atmosfären, isen, havet och ekologin.

Systemet ska följa den biologiska aktiviteten under isen när ljusförhållandena skiftar mellan polarnatt och polardag. Kontinuerliga mätningar kan hjälpa forskarna att förstå hur organismer under isen klarar polarnatten och hur de reagerar när polardagen återvänder.

Det är en viktig komplettering till korta sommarundersökningar, som riskerar att missa processer under resten av året. En obemannad station kan knyta ihop observationer från olika ljus-, is- och havsförhållanden och ge en mer sammanhängande bild av hur ekosystemet under isen påverkas.

Ett bredare sätt att följa Arktis förändring

Xuelongs 12 stationer innebär därför en förändring av observationsstrategin, inte bara ett nytt rekord i antal stationer. Tillsammans med de sju stationer som Xuelong 2 planerade att lägga till skapas en bredare plattform för jämförelser i centrala Arktis.

Mätningarna kommer inte ensamma att besvara alla frågor om Arktis förändring. Värdet ligger i att kombinera flera typer av bevis – isprover, drivande bojar, atmosfärsprofiler, havsobservationer och ekologiska sensorer – från olika platser och tidsperioder. Det kan hjälpa forskarna att pröva modeller mot verkliga förhållanden, förstå hur atmosfär, is, hav och biologiskt liv påverkar varandra och förbättra kunskapen om ett Arktis i snabb förändring.