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突破20米冰脊!雪龙2号极地考察船如何破冰?

突破20米冰脊!雪龙2号极地考察船如何破冰?

  • 分类:畅游馆
  • 作者:
  • 来源:中国科技新闻网
  • 发布时间:2024-04-16 14:57
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【概要描述】

突破20米冰脊!雪龙2号极地考察船如何破冰?

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“西沙归来不看海,从此马(尔)代(夫)是路人”。

 

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美丽中国系列邮票——三沙七连屿

 

西沙群岛位于我国南海西北部,由东边的宣德群岛和西边的永乐群岛组成,隶属于海南省三沙市。

 

今年五月,受海南省土壤普查办和海南省环科院杨安富所长的邀请,王秋兵教授(沈阳农业大学)、吴克宁教授(中国地质大学(北京))和潘剑君教授(南京农业大学)三位国家级土壤普查专家和我一道,加入由国内10家单位20余人组成的联合科考队,对西沙群岛进行了为期12天的土壤考察。

 

西沙的土,究竟有什么特殊的地方?

 

“雪龙2”号极地考察破冰船是由中国自行设计及建造的一艘先进的极地科考船。该船是全球少数几个能够自主设计及建造的国家之一,并且拥有全球最先进的船艏、船艉双向破冰能力。

“雪龙2”号的设计和建造标志着中国在极地科考领域的重要进步。这艘船不仅具有强大的破冰能力,还配备了先进的海洋调查和观测设备,能够在极地冰区海洋进行物理海洋、海洋化学、生物多样性调查等科学考察。此外,“雪龙2”号还具有极区原地360度自由转动的能力,并可以突破极区20米当年冰脊。

“雪龙2”号的成功设计和建造,不仅提升了中国的极地科考能力,也增强了中国的国际影响力。这艘船的存在,意味着中国可以在极地科考领域发挥更大的作用,为全球极地科考事业做出更多的贡献。

最近,“雪龙2”号在香港进行了为期5天的开放日交流等活动,受到了香港民众的热烈欢迎。这次活动不仅展示了“雪龙2”号的技术实力,也让更多的人了解到了中国在极地科考领域的成就。

以下是一些关于“雪龙2”号极地考察破冰船的先进之处:

双向破冰技术

“雪龙2”号是全球第一艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船,能够在1.5米厚冰环境中连续破冰航行,填补了中国在极地科考重大装备领域的空白。

智能化设计

“雪龙2”号的智能化程度非常高,几乎所有重要设备都配备了传感器,可以实现全船信息的全方位智能感知、获取、交换和展示。一旦哪里发生故障或者异常,信息都会第一时间反馈到驾驶室综合报警平台,驾驶室再根据实际情况通知负责人进行处理。

环保设计

“雪龙2”号也是一条“绿色”的极地科考破冰船,它可以很好地保护极地环境。船舶发电机组排气管都装有降低氮氧化物排放的特殊装置,优于国际海事组织最严格的环保要求。此外,由于是在极地航行,“雪龙2”号全船采取防寒保暖设计,船舱内温度保持在20摄氏度以上。

灵活的操作性

“雪龙2”号尾部设计了左右两套吊舱式全回转推进系统,使其靠离码头、前进后退、原地掉头、冰区作业的灵活性得到了很大提升。

总的来说,“雪龙2”号极地考察破冰船以其先进的破冰技术、智能化设计和环保理念,为中国的极地科学研究提供了重要的支持。

登上西沙群岛的九个岛屿考察土壤

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银屿的礁坪广阔,上面的水体浅而透明,因而只有较为细小的珊瑚砂才能随海潮堆积成岛(上排图);银屿土壤通体砂质、颗粒较为均匀(下排图)。

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银屿上掺施客土改良土壤的小菜园喜获丰收,墙脚的白色巨桶为雨水采集系统(从天而降的淡水十分宝贵)。

 第三站:甘泉岛——这里的土壤让专家也犯了难

鸭公岛和银屿都有着非常美丽的自然风光,然而,就其土壤而言,两地都还没有发育出指示物质淋溶和淀积的B层,甚至仅有厚厚的母质层。为进一步认识海岛土壤,我们向着著名的甘泉岛进发。

甘泉岛趣谈

据史料记载,1909年,清朝广东水师提督李准巡海时,发现岛上中部低地有淡水井两口,泉水甘甜可饮用,即称:已得淡水食之甚甘,掘地不过丈余耳,余尝之果甚甘美,即以名甘泉岛,勒石坚桅,挂旗为纪念焉” ,甘泉岛由此得名。

除了甘泉水井之外,根据考据资料记载,岛上还埋有大量的唐宋时期文物。1974年,广东省博物馆和海南行政区文化局对甘泉岛进行调查和试掘,发现唐宋居住遗址1处、珊瑚石小庙3座,出土遗物37件。可以说,正是由于土壤提供的稳定保存环境,使得这些文化能够长久地保存,成了中国先民开发、利用、经营西沙群岛的直接物证。clip_image021.jpg

专家组在分析研讨甘泉岛的地形、植被和土壤分布规律。

 甘泉岛是一个典型的碟型洼地。通过卫星影像,我们可以看出甘泉岛具有明显的环带状结构:最外圈是白色的沙滩,往内是茂密深绿的植被,最内部是相对稀疏的植被,间有裸露的浅灰色岩石。

实际上,这种结构与甘泉岛的地形高度吻合:从海平面开始向内,海拔逐渐升高,越过沙堤顶部,海拔又缓慢下降,最后是一片相对平缓的洼地。由于沙堤以内地形相对稳定,有利于植被的生长,大量的有机物质输入土壤,促进了土壤的形成。可以说,甘泉岛的土壤分布是西沙群岛中碟型洼地类岛屿的一个缩影

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甘泉岛上的典型土壤剖面、景观照及沙盘模型。卫星影像来源于“GPS工具箱”APP,由张永发提供;沙盘模型由王秋兵教授塑造、杨顺华绘制

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专家在讨论甘泉岛土壤形成。上图从左至右依次为南京农业大学潘剑君教授和李兆富教授、沈阳农业大学王秋兵教授和笔者。(朱福斌 摄)

 甘泉岛洼地灌丛中的土壤引起了全体队员的热烈讨论62日,在王秋兵、吴克宁(中国地质大学(北京))、潘剑君和李兆富四位教授的指点下,我和孟龙威(海南省环境科学研究院)在灌丛中选定了一个剖面点位。次日,全体队员集中到这个点位开始挖掘采样。

本以为这是一个典型的“A+R”(腐殖质层+基岩层)土壤,我们只准备沿着灌木根部挖掘30cm就作罢。张冬明研究员(海南省农业科学院)坚持继续向下挖掘,打破土体中18~40cm“R”层,发现40~55cm之间竟然还埋藏着一个富含腐殖质和植物根系的土层,55~63cm之间为半风化层,63cm以下又出现了一个“R”层。这个土体竟有一种空腔结构,还在表层和空腔内分别发育了一个腐殖质层!

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甘泉岛洼地灌丛土壤剖面照。土体18~40cm为一个基岩层,63cm以下又出现了一个基岩层,两者之间为一个充满土壤和植物根系的腔室,十分独特。

 这可让鉴定土壤类型的专家犯了难

有专家认为18~40cm土层中有磷和钙的胶结,是土壤形成过程的产物,是由剖面周边裸露基岩(珊瑚灰岩)区径流水中所含碳酸盐在汇入土壤后在凝结而形成的次生碳酸钙,应划为钙磐-磷磐层。五个土层从上到下依次为Ah1(腐殖质层1-Bkmφ(钙磐-磷磐层)-Ah2(腐殖质层2-Bkm(钙积-磷积层)-C(母质层),土壤名称为磷质钙质湿润雏形土。也有专家认为这种土壤结构在碳酸盐岩地区十分常见,是水分和土壤沿着岩石裂隙漏到了下层的空腔,然后继续发育的结果,其中的B层仍然为基岩层,层次可划分为Ah1-R1-Ah2-Bkm-R2,土壤名称应为钙质湿润正常新成土。是B层还是R层?是雏形土还是新成土?一时难有定论,最终结果仍有待进一步的分析和探讨

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甘泉岛洼地灌丛土壤剖面中的钙磐-磷磐层(左图); 撬开18~40cm土层的上部,可见被胶结的贝壳(右图)。

 第四站:羚羊礁——珊瑚搭建的房子

离开甘泉岛后,我们继续向羚羊礁进发。羚羊礁的礁坪十分广阔,点缀着星星点点的礁石,为了安全登陆,我们在小艇上航行了大约40分钟。

与鸭公岛类似,羚羊礁的上也没有原位发育的自然土壤,岛上的母质是粗大的珊瑚和贝壳碎屑。从别处运来的砖红壤陈铺在渔民的房前屋后,椰树和海滨木巴戟等树木已经长得郁郁葱葱。

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羚羊礁的礁坪和礁石(上图);用珊瑚搭建的房子和花坛(下图),体现了珊瑚的建筑材料功能

 第五站:晋卿岛——这里有点像瑙鲁!

坐上离开羚羊礁的小艇,我们驶向了永乐群岛的最后一站——晋卿岛。取名晋卿岛是为了纪念明朝的三佛齐宣慰使施晋(进)卿,此君曾在永乐五年(1407年)协助郑和击败海盗陈祖义。

有了甘泉岛的土壤分布经验模型,登岛前我们对晋卿岛的土壤分布已经有了大致的猜测——近似椭圆的形状、菜碟般的地形、环带状分布的植被以及相应的土壤。剩下的,就是去实地进行考察验证,并期待着一些新的发现。果不其然,在晋卿岛的腹地时,有了新的发现——磷质石灰土

 我们照例根据地形和植被的分布规律设置了三个采样点,其中一个位于晋卿岛的中部。本来没有抱什么特别的期待,但是地表裸露的白色石头引起了吴克宁教授的注意,随即找来潘剑君教授和王秋兵教授共同会诊,三位专家当即决定就地挖掘土壤剖面,以做进一步观察。

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晋卿岛2号点的分布位置及裸露地表的白色石头”——鸟粪磷矿

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晋卿岛2号点位土壤剖面(左图)及其景观照(右图)。左图中0~30公分土体内为磷积层,鸟粪磷矿即在此层次中富集,向下为细砂质土体

 顾名思义,磷质石灰土是一种富含碳酸盐和磷酸盐的土壤。早先,我国对西沙群岛土壤没有进行统一命名与分类。1977年,龚子同先生等人在实地考察的基础上,出版《我国西沙群岛的土壤和鸟粪磷矿》一书,提出了西沙群岛土壤分类方案,并首次将这种土壤命名为磷质石灰土,在第二次全国土壤普查中得到了应用。称作石灰土很好理解,因为这里的成土母质基本是化学组成单纯的珊瑚和贝壳(95%以上为碳酸盐)。那么,这里的磷素又是从哪里来的呢?答案藏在鸟粪里

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东岛上栖息的海鸟(杨安富摄)

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西沙群岛金银岛的磷质石灰土剖面(左图;龚子同摄,1974年)及其磷积层的显微照片(右图;曹升庚 摄)

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