极地冰区拖曳作业探索与实践_夏寅月.pdf

第 35 卷第 1 期 极地研究 Vol.35,No.1 2023 年 3 月 CHINESE JOURNAL OF POLAR RESEARCH March 2023 收稿日期 2021 年 12 月收到来稿,2022 年 7 月收到修改稿 基金项目 广东省渔业生态环境重点实验室开放基金(FEEL-2019-13)资助 作者简介 夏寅月,男,1986 年生。高级工程师,主要从事科考船实验室建设、管理和科考支撑保障研究。E-mail:xiay- 通信作者 陈清满,E-mail: 极地冰区拖曳作业探索与实践 夏寅月1 陈清满1 朱兵1 丁峰 1 沈悦1 廖周鑫1 裴佳豪1 陈际雨2,3(1中国极地研究中心,上海 200136;2自然资源部南海调查中心,广州 510300;3自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室,广州 510300)摘要 极地海域作为海洋中极具战略地位和影响力的关键地区之一,越来越受国内外科学研究的关注。拖曳作业是开展海洋调查的重要手段之一,但在极地冰区开展拖曳作业往往受天气、海冰、调查装备类型等因素的影响,此外还面临各种突发问题,可能影响考察任务的顺利实施。我国极地考察在开展冰区拖曳作业中经历了从冰区边缘试探到密集浮冰区实践,从结构简单的拖网采样到系统复杂的地球物理综合调查,通过不断的探索试验,积累了丰富的极地冰区考察实践经验。本文总结了我国在极地冰区开展拖曳作业中遇到的主要风险,开展了深入的分析与探讨,同时对比和借鉴国外的相关考察作业经验,并针对性地提出改进措施和建议,以期为今后在极地冰区开展相关调查作业提供参考和借鉴。关键词 海洋调查 拖曳作业 极地 冰区 南北极考察 doi:10.13679/j.jdyj.20210097 0 引言 地球两极地区的广袤海洋中,不仅蕴藏着宝贵的生物资源和丰富的矿产资源,还是全球气候变化的放大器,在全球气候系统演化中扮演了关键角色,日渐成为海洋生物资源开发与利用、矿产资源调查与评价和全球气候变化研究的热点区域1。截至 2021 年,我国已经开展了 38 次南极科学考察和 12 次北极科学考察,依托“雪龙”号和“雪龙 2”号极地考察破冰船,在南北极海域长期开展综合性海洋科学调查,获取了一大批宝贵的数据和样品,取得了一系列有价值的调查数据与研究成果,为极地海洋环境变化研究、海洋生物资源调查与评估以及生物多样性保护等提供了大量的基础资料和重要的科学依据2-7。拖曳作业作为海洋调查的主要技术手段,是获取海洋生物样品、海底沉积物和岩石样品以及开展地球物理综合调查的重要方法,在全球的海洋科学考察中应用十分广泛。基于“雪龙”系列考察船及其搭载的各型绞车和取样设备开展的拖曳作业,在我国极地冰区海洋调查中扮演了极为关键的角色。然而极地海域地理位置特殊,具有严酷的自然环境、多变的天气系统，覆盖密集的海冰。与其他海区相比,极地冰区拖曳作业存在较大差异,浮冰区体积较大的浮冰会对钢缆和调查设备乃至整个拖曳作业的安全性和可行性产生较大的威胁。本文主要基于我国历次南、北极考察的现场拖曳作业实施情况,对由拖曳作业带来的设备故障情况、作业安全风险进行梳理分析,在探究极地冰区特殊的自然环境对拖曳作业影响的同时,第 1 期 夏寅月等:极地冰区拖曳作业探索与实践 153 对已采取的应对措施优缺点进行研究,并提出进一步的改进措施,以期为更进一步增强我国极地考察海上现场作业的安全性提供有益思考与借鉴。1 我国极地冰区拖曳作业现状 1.1 海洋调查拖曳作业的主要方式 拖曳作业主要有垂直拖曳和水平拖曳两种方式。在早期的海洋调查作业中多以定点垂直拖曳作业为主要调查手段,即在一个设计站位进行舷外调查作业,通过各型绞车及其配属的不同规格 的钢缆将悬挂于钢缆末端的各类取样器送达指定深度,获取数据或样品。浮游生物垂直拖网采样、多联生物网垂直拖曳、温盐深剖面仪(CTD)采水垂直拖曳、海底表层沉积取样等均属于垂直拖曳作业。水平拖曳即在垂直拖曳基础上结合船舶移动进行作业,如浮游生物水平拖网、磷虾拖网、中层鱼类拖网、近海底磁力探测等作业。近年来,随着水下机器人、光学拖体、电视抓斗等现代观测手段和新装备、新技术的应用8-9,同轴缆、光电复合缆也陆续成为拖曳作业的主要作业用缆。我国“雪龙”号和“雪龙 2”号极地考察破冰船搭载的船载设备可实施垂直拖曳作业和水平拖曳作业(表 1)。表 1“雪龙”号和“雪龙 2”号拖曳设备一览表 Table 1.List of towing equipment for R/V Xuelong and Xuelong 2 绞车类型 缆绳长度/m“雪龙”号“雪龙2”号 垂直拖网绞车 2000 生物拖网绞车 3000 CTD绞车 8000 地质绞车 10000 钢缆 纤维缆 同轴缆绞车 8000 光电缆绞车 10000 根据采集的样品种类,拖曳作业可分为以下4 大类:(1)生物样品采集(浮游生物采集、海洋微塑料拖网、磷虾拖网、中层鱼拖网、底栖生物拖网);(2)沉积物及岩石样品采集(箱式取样、重力柱取样、地质岩石拖网);(3)海底可视化影像采集(光学拖体观测、电视抓斗取样);(4)地球物理测线探测(磁力测线、多道数字地震调查)。为了获取高质量的观测数据、样品或海底影像资料,拖曳作业通常需要船舶保持固定船位或保持固定航向和恒定速度开展调查作业。1.2 我国极地考察冰区拖曳作业主要进展 我国极地冰区海洋调查主要依托“雪龙”号和“雪龙 2”号极地考察破冰船开展。截至 2021 年,“雪龙”号已承担了 24 次南极科学考察和 9 次北极科学考察;“雪龙 2”号已承担了 3 次南极科学考察和 2 次北极科学考察。两船均积累了丰富的极地冰区拖曳作业经验。我国南大洋海洋考察起步于 1984 年,经过近40 年的积累,通过拖曳作业对南极半岛周边等重点海域的海洋科学调查取得了丰硕成果10。尤其是在“十二五”期间,针对南极周边海域的海洋生物多样性开展了大量的拖网作业调查11,是我国首次对南大洋生态系统进行的系统性调查,获取了丰富的研究数据和样品,取得了一系列有价值的调查与研究成果,为探索南大洋海洋生物对全球气候变化的响应及南大洋生物多样性保护研究、生物资源的开发利用与评估等提供了重要的科学依据12-13。北极资源的开发利用对我国经济社会的发展也具有重要意义14。在中国极地考察“十五”能力建设项目期间,完成了对“雪龙”号的升级改造,增配了各式绞车、CTD 系统(美国海鸟 SBE911),并于 2007 年开始投入调查作业。“雪龙 2”号 2019 年入列后,进一步地推进我国南北极业务化调查。尤其是近年来的 4 次南极考察14和 2 次北极考察,对共计 53 个断面、388 个站位开展了含拖曳作业在内的海洋科学综合调查(表 2),取得了一系列丰硕的成果。如:第 9 次北极科学考察中,“雪龙”号首次成功在极区开展岩石拖网取样作业;第 36 次南极考察中,“雪龙”号首次进入阿蒙森海开展冰间湖综合调查,“雪龙 2”号首 154 极地研究 第 35 卷 次开展宇航员海综合调查;第 11 次北极和第36 次南极科学考察期间“雪龙2”号首次在两极地区开展大型重力活塞取样作业,分别获取了长度为 18.36 m 和18.65 m 的岩芯样品,创造了我国极区柱状沉积物取样的新记录;第 12 次北极科学考察期间,“雪龙 2”号进入北冰洋中心区开展地球物理综合调查。表 2 近年来我国南北极考察海洋综合调查信息统计15-18 Table 2.Statistics of marine comprehensive survey information in recent years15-18 年度 考察航次 断面数量 综合调查站位 拖曳作业占比 考察船 20182019年 第35次南极科学考察 6 19 15%“雪龙”号 2019年 第11次北极科学考察 5 44 36%“雪龙2”号 20192020年 第36次南极科学考察 18 141 42%、27%“雪龙”号、“雪龙2”号 20202021年 第37次南极科学考察 5 41 33%“雪龙2”号 2021年 第12次北极科学考察 3 15 39%“雪龙2”号 20212022年 第38次南极科学考察 16 128 95%、47%“雪龙”号、“雪龙2”号 2 极地冰区拖曳作业面临的挑战 极地冰区自然环境特殊而严酷,部分海域常年为海冰所覆盖,在密集冰区开展拖曳调查作业困难重重,需综合考虑以下的多种因素。2.1 天气因素 由于南北极地理环境的特殊性,南极周边海域恶劣天气频发。据统计,我国南大洋考察期间,每个考察航次平均 6.5 天出现一次气旋过程(风力14 ms1),每隔 30 天出现一次强过程(风力20 ms1)19。恶劣天气带来两个方面的直接风险:能见度变低,导致作业现场安全风险的可预见性急剧降低;风力驱动涌浪增大,导致拖曳设备起吊时产生大幅摇摆、作业过程中缆绳受力突变,严重威胁作业安全和数据质量。此外,“雪龙”系列考察船需兼顾极地考察后勤保障任务,在每个南极考察航次期间都面临时间紧、任务重的压力,多次发生因气象条件和海冰状况而被迫调整拖曳作业站位数量和作业内容20。2.2 浮冰因素 设计航线和作业站点时需充分考虑历年的南北极海冰覆盖情况,但受风和洋流影响,海冰具有较强流动性,对其实施精准的预报尚存在一定的困难,目前只能通过卫星遥感图像获取目标区域的准实时海冰覆盖情况21。在极地冰区开展拖曳作业时,通常在五成及以下海冰覆盖时,船舶破冰航行过程中浮冰有空间漂移至船舶两侧,对拖曳作业设备和缆绳等构成风险较小。而在海冰覆盖达到五成以上的海区,船体周围可供海冰扩散的空间较少,浮冰受船舶挤压无法飘散到船舶两侧,只能下沉到船底。随船舶行进,从船尾漂浮露出,对缆绳和拖曳设备的威胁较大,严重影响拖曳作业安全。例如,在中国第 12 次北极科学考察期间,地球物理调查作业时用于提供水下爆炸冲击波的枪阵系统在拖曳作业时受浮冰影响,被迫将其提出水面(图 1),以保证设备安全。此外,在定点拖曳作业期间,如果有大块浮冰漂移至船体附近,极有可能会挂住缆绳或拖曳设备,坚硬而锋利的浮冰断面容易割伤甚至割断缆绳或拖网等设备。图 1 枪阵系统吊运出水避开浮冰 Fig.1.The gun array system was hauled out of water to avoid ice floes 第 1 期 夏寅月等:极地冰区拖曳作业探索与实践 155 在国际上,通过多船协作方式开展冰区拖曳作业,可在一定程度上减轻浮冰造成的不利影响。例如 2001 年“希利”号和“北极星”号两艘船组成北极洋中脊探险队(AMORE),对北极扩张最慢的洋中脊区域地幔融化以及海洋地壳进行调查。“希利”号主要负责在 Gakkel 洋中脊上从 7W85E 进行取样,并为“北极星”的地震调查拖曳作业提供破冰支持。2007 年,加拿大在北冰洋西部加拿大盆地开展地球物理综合调查,使用加拿大海岸警卫队“路易斯”号破冰船和美国海岸警卫队的“希利”号破冰船,采用两艘破冰船同步方式开展作业,其中“希利”号为“路易斯”号领航清除浮冰打开水道。得益于两船精密配合协同作业,在 20082011 年间,加拿大共进行了 4次联合考察,获取了 15481 km 的地震反射数据、171 条地震折射剖面和约 38000 km 的多波束声纳、重力和海底剖面仪数据22。2.3 海底地形因素 利用底栖生物拖网、岩石拖网等底拖设备开展海底底质和生物群落调查是大洋调查的常见方法。这一方法需要将不同类型的拖网通过拖曳钢缆下放至海床,并通过船舶向前航行提供的拉力拖行,进而采集底栖生物或岩石样品。通常情况下,需要释放水深的 23 倍的缆绳,以防止取样设备在拖曳过程中被拖离海床造成采样失败。这种方法对海底地形和底质环境均有较高要求,拖曳操作稍有不慎,就会面临极大的危险。比如,拖网可能被海底突起的岩石挂住,造成网具破损无法有效保存样品,甚至彻底损坏、无法完成采样;冗余的拖曳钢缆有可能会卡在岩石缝隙中,无法自行脱开,这将会导致缆绳的张力急剧增加,出现损毁甚至崩断,严重危及人员和设备安全。在执行中国第 9 次北极科学考察任务期间,首次在北冰洋开展了岩石拖网取样作业。在其中一个站位执行拖曳作业任务期间,拖曳钢缆卡在岩石缝隙中,绞车张力突然增大,负载一度超过 11 t。幸运的是,当时作业区海冰覆盖较少,作业人员与船舶驾驶人员反应及时、密切配合,在船舶向后倒退的同时,以适当的速度回收缆绳从而成功脱困,待钢缆回收至 130 m 处,发现钢缆外层已被岩石完全剥落(图 2)。在中国第 12 次北极科学考察期间,结合了第 9 次北极科考的操作经验,考察保障人员在岩石拖网前端增加 1 个安全负载小于缆绳强度的连接件和 1 根长约 200 m 的耐磨链条,有效地提升对拖曳缆绳的保护,极大地降低了冰区开展同类拖曳作业的安全风险,保障了人员和设备的安全。图 2“雪龙”号地质钢缆外层被海底岩石剥落 Fig.2.The outer layers of Xuelongs geological cable were peeled off by rocks on the sea floor 2.4 专用设备因素 1872 年,英国海军“挑战者”号实施的历时3 年 5 个月的大洋调查是人类历史上首次开展的综合性海洋科学考察。经过一个多世纪的发展,海洋调查早已成为一门专业的学科,形成自己的体系。随着近代科学技术的高速发展,海洋调查装备也日新月异,我国自主建造的“雪龙2”号极地考察破冰船,跻身于国际一流极地考察破冰船行列23。但在海洋调查的大体系下,极地冰区作业受众较少,研发成本高昂,用户却屈指可数,使得针对极地冰区调查作业的专用设备十分匮乏。目前仅有较少专业厂家生产适用于极区冰区的调查设备,如用于极地冰区海冰样品采集的冰芯钻机适用于湖泊、近海、极地等,专门用于冰面取样作业;极地冰区深水多波束系统,厂家针对水下发射和接收换能器表面进行了特殊涂层防护,使得在船舶破冰航行时,能保护换能器不被损坏。但几乎没有专门针对冰区拖曳作业的调查设备,因此结合现场应用的经验积累,改造适用于冰区作业的调查设备非常必要。156 极地研究 第 35 卷 3 拖曳作业方法研究与探索 根据拖曳作业方法的不同,在作业中需要关注的风险点也略有不同。本章节主要针对极地冰区开展的底层拖网作业和表层地球物理调查作业过程中面临的风险和困难,结合我国南北极考察的现场现状,提出在现有条件下较为有效并经实践检验的建议和改进方法,以增强这两种极地冰区作业的安全性和可靠性。规范化建立和更新符合现场调查实际情况的调查方法和作业程序,可以有效提升极区调查能力和效率,增强调查作业的安全性和时效性24。3.1 极地冰区底层拖网作业 在极地冰区开展底栖拖网作业中,除了考虑天气、海况的影响外,海面浮冰的覆盖和海底复杂的环境是影响取样成功的关键。前已述及,底拖设备在钢缆的拖行下沿海床刮取生物或岩石样品时,一旦底拖取样设备或拖曳钢缆勾住较大岩石或卡在岩石缝隙中,就会造成设备和钢缆出现损毁或无法安全回收的风险。在海面浮冰较多的区域,如果发生这类情形下试图脱困,拖曳在船艉部的钢缆可能会因为船舶后退中遭遇海冰的推挤而卷入螺旋桨,从而造成更大的安全风险。根据多年来的南北极现场考察经验,一般情况下,底拖取样设备的成本往往较低,相反,长达万米的地质钢缆通常成本较高,如钢缆中间位置出现较大损伤会导致整根钢缆需要更换。因此,在综合考虑采样的安全性、可靠性和经济性的基础上,提出以下两种改进方法。方法一:在底拖取样设备与专用的地质钢缆中间桥接一段强度低于前者的拖曳钢缆,一旦遭遇海底岩石挂住取样设备的情况,可通过绞车大力回收钢缆的方式,将桥接的低强度拖曳钢缆拉断,这样可有效保障地质钢缆成功回收,也可避免钢缆在海床的拖曳过程中出现损伤。方法二:在底拖取样设备和地质钢缆之间增加限张力环。以岩石拖网举例,计算岩石拖网全部装满岩石样品后的总质量,限张力环破断力大于可取岩石样品总质量。正常作业中,可以顺利回收满载岩石样品的拖网,在遇到较大岩石挂住取样器,可以在不损伤缆绳的情况下,达到预计的张力后,限张力环自动破断,丢弃拖网取样器,保证地质钢缆的安全回收。在开展实际调查作业中,可考虑两种方法(图 3)并用,最大限度地保护作业绞车钢缆的安全。图 3 底栖拖网地质钢缆保护示意图 Fig.3.Schematic diagram of benthic trawl geological cable protection 在中国第 12 次北极科学考察期间开展的第 2个站位岩石拖网站位作业中,遭遇取样器被海底岩石挂住,当时由于海冰密集覆盖,船舶无法通过倒退脱困。正是综合采用以上两种方法,在取样器和钢缆中间增加了限张力环和低强度拖曳缆,在不损坏地质钢缆的情况下,采用通过绞车全力回收方式,实现了成功脱困,避免了考察船地质钢缆的损坏,保障了设备安全。3.2 极地冰区地球物理作业 在开展地球物理调查作业中,也多采用拖曳作业方式开展25。随着拖曳作业新技术、新装备的投入使用,我国在极地冰区开展地球物理作业也取得了一定的进展。中国第 12 次北极科学考察期间,在北冰洋中心区开展的地球物理综合调查检验了密集海冰覆盖区开展拖曳作业的可行性,也为后续同类工作的实施积累了宝贵的经验。本航次的一项重要作业内容是利用多道数字地震系统开展地层结构调查,该海域海冰覆盖度近十成,对作业的安全性和可行性构成重大的考验。该项作业首先在“雪龙 2”号破冰航行形成的水道中布放海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS),形成 1 个信号接收阵列,再通过“雪龙 2”号的同轴电缆将配有地震炮缆的地震枪阵系统拖拽在船艉部二次进入航道开展地震声源炸测作业,炸测信号被 OBS 接收后记录下来,最后将其回收以获取数据。为了降低密集海冰对仪器设备的损伤,作业中采取了一系列的保护措施。如:在地震炮缆表面包裹耐磨橡胶材料以防炮缆表面被划伤;地震枪阵系统的外部支架(简称枪架)左右两侧安装了 第 1 期 夏寅月等:极地冰区拖曳作业探索与实践 157 牵引钢缆以避免设备被海冰挂住等。然而,在实际作业中发现这些措施均无法有效解决拖曳作业中大块海冰对拖体的影响,炮缆外包裹的橡胶材料无法起到有效保护作用(图 4a、4b),导致炮缆表面仍然被浮冰割伤(图 4c)。图 4 地震炮缆保护措施及其实测效果。a)、b)炮缆外包裹的橡胶材料作业前后对比;c)炮缆表面被浮冰损伤 Fig.4.Seismic cable protection measures and measured results.a),b)the comparison of rubber materials wrapped outside the gun cable before and after op-eration,respectively;c)the surface of the cable damaged by floating ice 在选择枪架顶端提供浮力的浮球时,本航次选用了塑料硬质浮球和充气软质两种浮球,通过对比发现,硬质浮球易受海冰碰撞破裂,软质浮球能更好地适用于冰区应用。鉴于此,本文结合北极科考冰区地球物理综合调查期间地震枪阵系统和拖曳炮缆的防护措施及其实际效果,提出在极地海域密集冰区开展类似的拖曳作业及其防护方法。方法一:采用双船作业模式。第 12 次北极科学考察现场作业结果表明,长宽小于 1 m、厚度小于 1.5 m 的小块浮冰对枪阵系统的威胁相对较小,但是长宽超过 2 m 的大块浮冰就会对枪阵系统等拖曳设备产生明显的威胁,尤其是与浮冰发生正面碰撞时,枪架甚至可能被撞开脱焊。经验表明,破冰船在同一个航道内往返破冰两次以上即可有效地降低航道内大块浮冰的比例。受海冰漂移影响,破冰船破冰留下的水道通常会较快被漂移的海冰重新封堵,因此,采用双船作业模式,前船破冰航行能够为后船提供相对开阔的水道,初次破冰留下的相对较大的浮冰在后船通过时也能够有效减少,从而显著地降低对后船尾部拖拽的缆绳和拖曳设备的损害,提升拖曳的安全性和可靠性。破裂的碎冰存在锋利棱角,有割破表皮划伤数字电缆的可能,数字电缆通常需要释放几百米到上千米长度,因此数字电缆拖曳不适宜在冰区使用。方法二:改进枪阵系统支架。基于第 12 次北极科学考察航次地球物理地震调查期间采用的枪阵拖拽系统(图 5)及其应用结果,结合密集冰区船舶航行及作业情况,建议对枪阵系统及其支架的拖曳设计进行如下改进。图5 中国第12次北极科学考察地震枪阵系统拖曳示意图 Fig.5.Towing diagram of the seismic array system during the12th Chinese National Arctic Research Expedition 1.增强枪阵支架的强度。考虑到冰区浮冰对枪阵系统的撞击造成的危害较大,枪架前端应该采取增强型设计,以提高支架的牢固程度,对抗大块浮冰对枪阵前端的撞击。2.改进浮球材质。枪架顶端提供浮力的浮球采用软性材质,避免充气中压力过大,同时在浮球的外表面包裹帆布罩和尼龙网兜有利于保护浮球免受浮冰划破。3.去除两侧牵引钢缆。在该套枪阵拖拽系统中,枪架左右两侧的牵引钢缆设计用于控制枪架左右移动,但在实际调查作业中发现,这一功能较难实现,且增加了枪架系统布放和回收时的 安全风险,因此建议卸除牵引钢缆。4.增强炮缆保护效果。原设计中,炮缆外高强 158 极地研究 第 35 卷 度橡胶防护材料为人工分段包裹而成,在密集冰区拖曳作业因受海冰的不断冲击而变形、扭曲,甚至蜷缩在一起(图 4a、4b),导致其对炮缆的保护作用较小。建议采用整根嵌套的方式,不断进行优化后,应用至现场有效增强其对炮缆的保护效果。随着国内新技术、新应用的发展,在条件允许的前提下,相关设备在正式投入极地冰区使用前,可在国内先行开展相关作业的冰池实验。通过模拟船舶在冰区破冰航行开展拖曳作业中不同程度破碎的浮冰对缆绳保护、拖曳设备升沉、拖曳设备本体的影响,复杂的海底环境对调查设备可能出现的各类问题,以及现场的可操作性进行前期验证,通过开展综合性立体的模拟实验,不断优化设备,改进作业方法才能够最大限度的保护拖曳设备的安全。4 结论 随着我国极地考察的不断深入,极地大洋调 查已从海冰边缘向密集冰区拓展。基于考察船开展的拖曳作业极易受浮冰的影响导致采样成功率下降、拖曳缆受损、严重时甚至造成缆断裂和取样器丢失,极地考察业务中新设备、新应用不断地融入,拖曳作业的形式和内容也变得更加丰富,因此对科考调查作业保障人员提出了更高的要求,我们应通过不断地探索新方法,应用新技术,改变传统作业方式的固态思维,积极总结以往航次的经验教训,充分考虑极地环境的特殊性,设计、改进适合于极地冰区考察的科考设备仪器,更好地为现场调查作业提供重要支撑保障。本文根据历次极地考察中极地冰区拖曳作业出现的问题进行了总结和归纳,分析不同拖曳作业内容的风险点,针对性归纳了相应的作业方法和调查手段,同时基于“雪龙”号和“雪龙 2”号科学调查作业的形式,提出了极地冰区拖曳作业的改进方案。参考文献 1 袁小丹,胡麦秀.中国参与北极国际合作研究综述J.海洋经济,2019,9(5):29-36.2 黄庆桥.雪龙探极:新中国极地事业发展史M.上海:上海交通大学出版社,2021.3 张海生.循环、作用和影响:南大洋观测与研究M.北京:海洋出版社,2018.4 张海生.北极海冰快速变化及气候与生态效应M.北京:海洋出版社,2015.5 陈立奇.南极地区对全球变化的响应与反馈作用研究M.北京:海洋出版社,2004.6 陈立奇.北极海洋环境与海气相互作用研究M.北京:海洋出版社,2003.7 国家南极考察委员会.南极科学考察论文集M.北京:海洋出版社,1984.8 LI T,ZHANG B G,CHENG X,et al.Leveraging the UAV to support Chinese Antarctic expeditions:a 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of Natural Resources,Guangzhou 510300,China)Abstract As key areas occupying a strategic position and with a strong influence on the global climate system,the polar seas have become the object of an increasing number of scientific studies.Towing is an important method for marine surveys.In polar ice areas,towing operations are often affected by the weather and the sea ice cover,and they depend on type of survey equipment.Therefore,unpredictable problems encountered during towing operations often prevent the successful implementation of planned survey tasks.On the basis of yearly field operation reports from the regular Chinese polar expeditions,this study summarizes the risks and problems of towing operations in polar ice areas,provides a comprehensive analysis and discussion,and suggests targeted measures to optimize towing operations,as a reference for future towing survey operations in polar ice areas.Keywords marine survey,towing operation,polar,ice area,Arctic and Antarctic expeditions