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程晓:志为极地科考装“天眼”

( 2018-04-16 15:04:00 ) 访问次数为:35次 【字体: 【关闭窗口】

■本报记者 方正飞 

 

  近日,“三极遥感卫星观测系统研讨会”上的一个消息引起极地科学界的关注:北京师范大学即将于年底发射并投入使用我国首颗专门针对极地观测的遥感小卫星BNU-1,与卫星相配套的北极卫星地面接收站也正在积极推进中。

  北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院院长程晓是我国目前正在规划的国际大科学计划“三极环境与气候变化”的方案主笔人之一。在他看来,建立“三极遥感卫星观测系统”是关键基础性工作,对于弥补目前我国极地研究中所遇到的自主极地观测数据不足、长期依赖欧美的问题具有重要意义。

  程晓的名字总是与“极地遥感”联系在一起。现年42岁的他,已去过4次南极,十余次进入北极地区考察。去年,因在该领域的突出成  就,他荣获“中国极地考察先进个人”称号。

 

一场讲座 激起20年极地情感  1994年,18岁的程晓考入武汉测绘科技大学(后并入武汉大学)。一场入学教育时的南极讲座让程晓沉醉其中,也在程晓的心里埋下了一颗极地的“种子”。

 

  1998年,成绩优异的程晓被保送本校同专业读硕士研究生,攻读大地测量专业。

  读研究生的第二年,他终于等来了去南极的机会。然而好事多磨,当程晓带着设备和行李赶到上海,准备登上“雪龙”船时,却传来任务取消的消息。最后经多方协调,程晓的科考任务由去南极中山站,调整为去南极长城站执行国际GPS会战联测任务。

  首登南极,历时30天,程晓保质保量完成了任务,也爱上了纯净的冰雪南极,开始了他与极地遥感的不解之缘。

  参加我国第24次南极考察时,由程晓主导,团队历时5天绘制出冰穹A历史上首张高分辨率地形图,为我国南极昆仑站选址打下了基础。

  2009年,程晓主持建立了极地遥感快速响应支持系统,从2010年起为“雪龙”船极地航行提供海冰冰情信息和实时冰区航行决策支持服务,在第30次南极科考中成功协助因援救俄罗斯“绍卡利斯基院士”号被困冰区的“雪龙”船脱困。

  2015年,程晓团队在美国科学院院刊(PNAS)发文,揭示在全球变暖背景下,海洋驱动南极冰架变薄,并由此加剧冰架的崩解和退缩,表明海洋对南极冰架的崩解起着关键作用。这是我国极地地学首次在PNAS发表成果。

 

积铢累寸 “无人机”建功南极测绘  在我国第22次南极考察中,程晓参与的任务是在距离中山站400公里的格罗夫山地区,安装11台雷达卫星用地面角反射器——相当于为卫星雷达遥感在地面上装上了“对话机”。

 

  “依照当时的卫星监测条件,无法准确观测和记录冰山流速。安装了‘对话机’后,当雷达卫星过境测量时,所获得的图像上就会有地面反射来的白色亮点。通过对长时间多幅卫星影像的匹配处理和分析,就能形成对地面冰川运动的连续监测,进而研究南极冰盖与全球海平面上升的关系。”程晓介绍,这是我国首次在该地区设立永久性地面遥感标志并开展地面同步观测。

  2013年,程晓开始进行北极冰川调查。“当时我国在北极开展冰川调查手段传统,主要是依靠科考人员冰上实地测量。”程晓说,这种调查方法精确,但效率低、危险性高、覆盖面积小。程晓开始探索用无人机对冰川遥感观测。

经过多年探索,程晓团队开发了极地遥感无人机系统,并广泛应用于南北极科学考察。

  2015年,在我国第31次南极科考中,程晓的硕士研究生罗斯瀚用无人机航拍获取了南极拉斯曼丘陵三维影像,这是我国首次在南极地区利用无人机进行遥感测绘作业。

 

心存宿愿 志在获取自主数据  去年7月,一则“万亿吨冰山脱离南极”的消息引发民众关注。

 

  “出事”的南极冰架名曰“拉森C”。据报道,“2017年7月12日,追踪南极半岛拉森C冰架上一条冰裂缝长达十几年的英国斯旺森大学和英国南极调查局科学家,终于借助经过该冰架上空的两颗美国卫星,发现一座巨大冰山与该冰架脱离。”

  在程晓看来,这条新闻突出了两个信息:一是持续关注这个冰架的是英国科学家;二是他们借助的是美国的卫星。

  参与多年极地科研,程晓一直有一个遗憾,就是卫星遥感技术已经趋于成熟,但我国极地科考中的卫星遥感数据主要依赖于国外公开的遥感数据。“我国的卫星多数没有极地工作模式,就像照相机一样,拍摄不同的场景要调整曝光模式,才能拍出清晰的影像。”程晓说,“遥感卫星的‘极地意识’还有待提高。”

  “有了极地遥感卫星,就相当于为极地装上‘天眼’。”据程晓介绍,去年11月召开的“三极环境与气候变化”专题科学会议已达成共识,要加强对青藏高原和南北极地区的观测,在充分集成国内现有和已规划的遥感卫星资源的基础上,抓紧推进三极遥感卫星观测系统的建设,发展特色的极地卫星观测平台和载荷,打造一个国际领先的“三极遥感卫星观测系统”。

  “极地遥感是我的兴趣,也是我的事业。”程晓信心满满。

                                                                                                     (摘自中国海洋报)