蕁全球變化與地球系統(tǒng)科學
　　研究院教師惠鳳鳴


　　當遠在美國訪問的惠鳳鳴，得知自己已被選派參加我國第28次南極科考的消息時，他欣喜若狂，當即結(jié)束旅程，提前返校。他意識到，作為遙感科學國家重點實驗室的一員，這是一次不可多得的實地考察、勘測的機會。
　　“‘雪龍?zhí)枴瘡奶旖蚱鸷搅?，這是我人生中第一次坐船遠行?！?br>　　2011年11月3日，惠鳳鳴隨同中國第28次南極科學考察隊，開始了南極之行?！奥斆鳌钡挠^測平臺矗立在南極冰蓋惠鳳鳴此次去南極最主要的任務，是對第27次科考隊已經(jīng)安裝的兩臺 “極端環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡觀測平臺”進行維護和升級，同時挑選新的地點安裝兩臺新的“平臺”。
　　原先的兩臺儀器分別位于距離中國南極考察隊內(nèi)陸出發(fā)基地約3公里、6公里的南極大陸冰蓋上。2011年12月29日，惠鳳鳴與另外4名考察隊員一起駕駛雪地車來到了作業(yè)地點。
　　從外形看，“極端環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡觀測平臺”的核心部位———嵌入式保溫機箱，類似臺式電腦的主機?！捌鋵?，這個完全自主設計的微型化平臺很‘聰明’?！彼鼘⒂^測垂直剖面9層雪溫、空氣溫度與濕度、光照、GPS、雪深等參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的自動間歇性采集和每日按時遠程傳輸；智能保溫機箱能抵抗低至零下80攝氏度的低溫；通過風力和太陽能兩種方式給蓄電池充電，能解決南極極夜期間太陽能不能工作的供電問題。另外，由于系統(tǒng)需要不斷優(yōu)化，設計實現(xiàn)了對設備新軟件程序的遠程更新。
　　“情況比預想的要好，固定儀器的拉線依然完好，主機箱完好無缺，太陽能板仍然能正常工作，獲取設備所需電力。”看到在一望無際的白色冰蓋上矗立的科研設備完好無損時，惠鳳鳴非常興奮。
　　而第二個安裝點的情況就沒有這么樂觀了。固定拉線已經(jīng)斷掉，主機箱雖然完好無損但被埋在了1米厚的積雪下面?；蔌P鳴等人當即進行了改造。
　　隨后的幾天，惠鳳鳴又將兩臺新的觀測儀器安裝在距離內(nèi)陸出發(fā)基地19公里和26公里處。氣溫低，加上藍冰堅硬無比，幾個人刨了兩個小時，才挖了一個深度僅1米的小坑。由于用力過猛，惠鳳鳴的手腕拉傷了。而同去幫忙的幾位科考隊員回來后也都出現(xiàn)了不同程度的不適。
　　極地惡劣的環(huán)境、高強度的工作對人的體力和心理都是一種嚴峻的考驗，但是，能夠順利完成科研任務，惠鳳鳴心中充滿了勝利的喜悅。
　　“平臺可以提高人類對極區(qū)地表的實時觀測能力，將系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)與衛(wèi)星遙感觀測相結(jié)合，可以為遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演、驗證提供連續(xù)的極地冰雪環(huán)境數(shù)據(jù)。”惠鳳鳴告訴記者：“明年課題組還將申請來南極，繼續(xù)改進完善和安裝更多的無線傳感系統(tǒng)，為今后在廣泛的南極地區(qū)大面積使用該系統(tǒng)打下基礎?！蓖黄坪１韪?，我們?yōu)椤把執(zhí)枴睂Ш健把執(zhí)枴睒O地考察船進入南極面臨的一大考驗，就是如何突破海冰阻隔。
　　近年來，雪龍船進出中山站屢次遭遇嚴重冰情，其中第25次南極科考，雪龍船到達南極陸緣冰區(qū)后，因破冰艱難被困21天。因此，如何選擇一條合適的冰區(qū)航線，成為最迫切需要解決的問題。
　　有了實時衛(wèi)星遙感這個“法寶”，惠鳳鳴成了船上最受歡迎的人。
　　雪龍船在澳大利亞弗里曼特爾補給結(jié)束后出發(fā)前往中山站時，惠鳳鳴對比全球變化研究院副院長程曉教授等人在北京借助歐空局環(huán)境衛(wèi)星獲取并處理過的影像時，發(fā)現(xiàn)最大的變化是在中山站附近出現(xiàn)了一個面積約3.44萬平方公里的冰間湖。
　　“如果這個冰間湖一直存在，可為雪龍船順利到達中山站提供一個便捷的航道?！弊尰蔌P鳴高興的是，之后幾天拍攝的圖像顯示該冰間湖一直存在，經(jīng)與考察隊會商，計劃航線以浮冰與冰間湖區(qū)域為主要航行區(qū)域。事實證明，這條計劃航線完全正確。
　　2011年11月27日，就在雪龍船即將到達堅硬的陸緣冰開始破冰時，通過對比分析近幾日的圖像，程曉教授等人發(fā)現(xiàn)了在中山站正北東部出現(xiàn)了一條短的非自然亮線，推測可能是其他國家破冰船破冰所形成的水道，于是馬上電告考察隊。
　　“根據(jù)這條亮線的延伸方向和延伸速度判斷，這并不是自然形成的冰裂縫，我們推測可能是其他國家考察船破冰形成的水道?！被蔌P鳴說。而后，中山站與附近的印度巴拉提站聯(lián)系，證明了這個推測的正確性，該站租用俄羅斯的核動力破冰船正在該海域破冰！而那道亮線正是破冰前往巴拉提站所形成的“印度水道”。
　　巴拉提站位于中山站西南方向約8公里處。如果抓緊時間通過這條“印度水道”，雪龍船駛近中山站的時間將大大減少。
　　北師大的衛(wèi)星遙感再次發(fā)揮了巨大作用。11月29日凌晨，根據(jù)衛(wèi)星遙感圖像中探測出的水道位置，雪龍船駛?cè)搿坝《人馈?，以平?.03節(jié)的航行速度持續(xù)前行，迅速抵達中山站附近的冰面上，開始海冰卸貨。
　　當中山站留守的工作人員聽到來自雪龍船的高頻呼叫時，他們?nèi)f分驚異，恍若夢中。因為“雪龍?zhí)枴北扔媱澋竭_日期提前了足足4天，創(chuàng)下了歷次南極考察隊抵達中山站用時最短的紀錄。
　　極寒之地，生死之戰(zhàn)“我們在金波隊長和李玉峰的幫助下回到了雪龍船，沈船長和朱主任迎著風雪在梯口等我們。劉健他們?nèi)齻€現(xiàn)在還沒找到，我祝福他們。兄弟們，快回來吧！”
　　———摘自惠鳳鳴2011年12月2日日記北京時間2011年12月2日5點至10點，惠鳳鳴經(jīng)歷了一場生死之戰(zhàn)。
　　凌晨5點，惠鳳鳴被電話從睡夢中叫醒，此時“雪龍?zhí)枴睒O地考察船仍在進行著艱難的破冰之旅。在被隊友告知自己要一起參與檢查海冰卸貨雪地車路線上的冰縫的作業(yè)后，惠鳳鳴想起自己的GPS定位儀之前借給了另一位隊友，匆忙之中來不及多想，他穿上工作服，與隊友一起駕駛雪地摩托出發(fā)了。
　　這是惠鳳鳴到南極后第一次駕駛雪地摩托，感覺良好。“天在下雪，風很大，大概五、六級?！标爢T們將臉捂得嚴嚴實實，只露出兩只眼睛，呼出的水汽，加上雪，迅速在面罩附近結(jié)上一層冰。
　　與另外幾名巡冰的同伴會合后，惠鳳鳴所在的車隊迅速趕到了之前架橋的冰縫處，橋很快被修好?？删驮诖蠹彝刈邉倓値追昼姾?，天氣驟變?！帮L一下子變大了，能見度連十米都不到?！?br>　　肆虐的風雪將車隊沖散了?；蔌P鳴駕著雪地摩托，迷迷糊糊地往前摸索著前行，兩位隊友一路幫著觀察路線。天地間一片迷茫，他們差點撞到一座冰山上，好在是虛驚一場。
　　好不容易發(fā)現(xiàn)一個紅色旗子，結(jié)果卻是印度考察隊留下的標記。三個人立即意識到更大的危險：印度考察隊雪地車道旁就是他們的破冰水道，一旦開進水道，后果不堪設想。
　　他們只得稍向東移，然后將摩托車橫過來，三個人暫避風雪?！皠傞_始還好，我們?nèi)齻€人相互做著伴還開著玩笑。但是很快能見度連一米都不到了，蹲在車邊除了眼前的水汽什么都看不見。”這個時候，隨身攜帶的對講機沒電了，幾個人身上只有兩塊巧克力，誰也不知道暴風雪什么時候會停?！爱敃r我們能做的只有少說話保存體力了?！比齻€人都陷入了沉默。這時，惠鳳鳴感受到了巨大的壓力。
　　兩個小時后，惠鳳鳴三人趁著風雪減弱的間隙繼續(xù)向回探路。幸運的是，碰到了“雪龍?zhí)枴迸沙鰧ふ宜麄兊年犛?。而走失的另外一組同伴則遇到了更為惡劣的情況，他們在走失6個小時后才返回雪龍船。其中一位隊友告訴惠鳳鳴，在避風的時候，通過高頻聽到雪龍船與中山站天氣會商時說暴風雪仍會持續(xù)時，自己已經(jīng)絕望了。
　　“團結(jié)、互助、協(xié)作，沒有這三點不可能在南極完成自己的任務?！痹谀蠘O結(jié)下的兄弟之情、生死之情讓惠鳳鳴這樣的個體有力量去戰(zhàn)勝孤獨和絕望，這也是科考隊給惠鳳鳴留下的最為深刻的感受?！?◆ ◆在歷經(jīng)長達160余天驚濤駭浪、冰雪交加的旅途后，2012年4月8日，“雪龍?zhí)枴睒O地考察船滿載著科學成果返回了祖國，而“極端環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡觀測平臺”則像種子一般被留在了浩瀚的南極冰蓋之上，它仍在極寒之地與留守在那里的科研英雄們一起為探索南極的研究事業(yè)貢獻著自己的力量。
　　對于這段不尋常的“第一次遠航”，惠鳳鳴終生難忘。南極之行留在惠鳳鳴記憶中的，是這塊潔凈大陸的絢麗多姿，各種驚險又總令他感慨萬端。因為有了南極之行，他的人生從此變得與眾不同。他期待著在不久的將來，還能有機會再次登臨極地，體驗神奇的科學之旅。
程曉（全球變化與地球系統(tǒng)科學研究院副院長、極地氣候與環(huán)境實驗室副主任）：
加快建成南極大陸加密觀測網(wǎng)絡系統(tǒng)
近年來，極區(qū)環(huán)境發(fā)生著明顯的變化，引起科學界的廣泛關注。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，科學家已獲得全南極的多源遙感影像圖，測得了冰蓋運動和表層冰雪的融化等數(shù)據(jù)。但由于缺乏地面驗證，衛(wèi)星遙感所獲得的冰雪參數(shù)的可靠性并不高。而由北師大全球變化與地球系統(tǒng)科學研究院研制的“極端環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡觀測平臺”，為解決驗證衛(wèi)星遙感參數(shù)的可靠性提供了有力的保證。從第27次南極科考開始，經(jīng)過現(xiàn)場與國內(nèi)科研人員聯(lián)合調(diào)試，平臺已經(jīng)通過銥星通訊系統(tǒng)，源源不斷地將南極的觀測數(shù)據(jù)實時傳回北京的數(shù)據(jù)中心。
　　第28次南極科考中，全球院選派惠鳳鳴老師在對原安裝的2個平臺進行維護更新的基礎上，又新安裝了2個平臺和2臺GPS自動跟蹤系統(tǒng)，這為將來在南極大陸形成一個加密觀測網(wǎng)絡系統(tǒng)，幫助研究者獲取更多的地面數(shù)據(jù)，用于驗證遙感數(shù)據(jù)提取的信息打下了堅實的基礎。
　　另外，我校應用實時衛(wèi)星雷達數(shù)據(jù)實施了2次雪龍船破冰導航均取得成功，大大縮短了雪龍船在冰區(qū)航行的時間，節(jié)省了大量油料。此次考察船破冰抵達中山站更是中國歷次考察用時最短的一次，應該說與本次衛(wèi)星遙感導航關系十分密切。這樣的成功經(jīng)驗將對我國未來探索南極以及北極航道的工作產(chǎn)生重要意義。