雪灾问题太大：一座漂浮的极地实验室应对北极研究
7月19日，漂浮实验室“塔拉极地站”从法国洛里昂的母港启航，开始了为期18个月的北极考察。作为一项全年任务，“塔拉北极星一号”考察旨在探索北冰洋五大组成部分——大气、积雪、冰、生物多样性和海洋本身——之间的相互联系和季节性变化。“塔拉北极星一号”只是众多持续到2046年的北极考察任务中的第一个。
塔拉海洋基金会由阿涅斯·特鲁布莱和她的儿子艾蒂安·布尔乔亚于2003年创立，旨在支持海洋研究，普及海洋研究的重要性，并致力于海洋保护。该基金会在“塔拉”号帆船首次北极探险18年后，建造了极地站，以填补北冰洋的科学空白。北冰洋缺乏长期研究站（与南极洲的五个永久研究站相比），且极易受到气候变化的影响。北极海洋的升温速度比地球其他地区快三到四倍，这种现象被称为“北极放大效应”。北极大西洋化，即更温暖、更咸的大西洋海水涌入北冰洋，也令人担忧，并破坏了北冰洋中部的自然分层结构。海冰、积雪和水体的变化对构成该地区生态系统和生物体都产生了影响。
“从长远来看，塔拉北极星（2026-2046）考察将有助于完善欧洲的天气模型预测，并有助于了解全球变化（气候和污染）对地球运行的影响，”塔拉海洋基金会首席执行官罗曼·特鲁布莱解释说。“这些研究成果将公开发布，有助于更好地管理北冰洋中部，指导工业活动的相关法规，直到我们对地球上唯一的极地海洋的健康状况有清晰的了解。”
该浮动基地由法国瑟堡的机械建造公司（Constructions Mecaniques）于2023年至2025年间建造。交付后，塔拉极地站经历了一整年的测试，随后又进行了三个月的干船坞精细调整。
塔拉极地站正在建设中。© François Dourlen-Fondation Tara Ocean
塔拉极地站
该科考站由奥利维尔·佩蒂特和塔拉海洋基金会设计，长26米，可承受零下20摄氏度至零下52摄氏度的极端温度。冬季可容纳12名船员，夏季最多可容纳18名船员，并可携带多达12吨食物，实现500天的自主运行。除了供科学家、记者和船员居住的空间外，该设施还设有五个实验室、办公室、冷藏室和样品储存室。饮用水将通过海水淡化系统生产。
漂流站中央有一个六英尺宽的月池，可以采集深度达 2500 米的水样。大气和水下传感器排列在船体外部，CTD 采水器用于测量水体的物理、化学和生物特性。
“为了确保可靠性，我们决定避免使用花哨但不成熟的技术，而是专注于提高效率和热电联产，”特鲁布莱说道。“发电机的效率已达到82%，产生的热量会被收集起来用于船舶供暖。科学实验室空间占船舶总面积的55%，可通过月池直接进入海洋。该站还将通过欧洲通信卫星公司（Eutelsat）的OneWeb星座提供宽带连接，用于船员与亲属通信、实时数据传输以及与陆地上的联盟进行每日简报。”
塔拉极地站肩负着如此雄心勃勃的任务，也面临着诸多挑战。“这艘船在运行和监管方面都将面临巨大的限制，”特鲁布莱说。“预计的冰压对船体结构和形状造成了沉重的负担，而500天的自主运行时间对存储和系统冗余提出了很高的要求。”
《极地规则》也给科考站的占地面积和效率带来了沉重负担。颗粒物排放迫使我们使用来自Neste的第二代生物燃料——加氢处理植物油。此外，为飞机医疗救援而储存的8吨航空燃油也带来了安全方面的挑战。因此，建筑师、造船厂、Bureau Mauric和Bureau Veritas之间的合作对于应对这些挑战至关重要。
协作是关键
在北冰洋漂流18个月的塔拉极地站也依赖于海上合作。“这座真正的科学中心，这座集实验室和观测站于一体的设施，将汇聚来自世界各地的研究人员：生物学家、物理学家、生态学家、冰川学家、大气科学家、海洋学家等等。首批12名船员将在这里度过大约9个月的冬季，”塔拉海洋基金会运营总监兼塔拉北极星一号项目协调员克莱门汀·穆兰解释道。“选拔和培训流程借鉴了偏远科考站的经验。我们的目标是：打造一支紧密团结的团队，迎接这次非凡探险的挑战。”
正如特鲁布莱所描述的那样，这种合作科学方法的影响范围远不止于科考站本身。“我们组建临时性的实验室联盟，每个联盟可以容纳30到40个国际实验室，涵盖15个或更多学科。研究目标和方法由联盟共同制定和资助，船上的6到9名科学家和工程师将负责开展研究。之后，分析和发表工作也将由联盟共同完成。”他说道，“联盟会根据以往的经验教训和收集到的数据，对新实验室的加入进行评估，并在未来20年的科考任务中提出新的问题。”
尽管塔拉极地站的研究涵盖众多科学家和学科，但其总体主题始终如一。北极星一号的主要目标包括：探索难以到达的环境；发现生物对极端环境的适应机制；分析海冰融化和污染情况；识别新的分子、物种和过程；监测北极鱼类种群；以及提供新数据以改进气候模型。
尽管 Tara Polaris I 探险队刚刚启航，Tara 海洋基金会已经开始展望 Polaris II 和 III，并组建联盟来指导该实验室从 2028 年到 2031 年的工作。
“生活在北冰洋中部核心区域的生物如何应对光照、温度、海冰和海洋动力学的极端季节性变化，以及它们如何在漫长的极夜中生存，这些都不得而知。近几十年来，这一独特的生态系统正面临日益严重的威胁。它的现状告诉我们人类是如何改变地球的，”法国国家科学研究中心/拉瓦尔大学/索邦大学（法国/加拿大）的极地海洋学家、塔拉北极星计划的联合科学主任兼塔拉北极星一号项目的科学主任马塞尔·巴宾说道。
他补充说：“我们迫切需要观测数据，以便更好地了解北极正在发生的变化，特别是要捕捉完整的年度周期并追踪年际变化。塔拉北极星计划将见证北极的历史。”
