近日，参加中国第42次南极考察的四位中山大学老师——大气科学学院教授韩博，遥感科学与技术学院副教授梁琦、叶玉芳、王绍银，圆满完成任务，顺利归来。

中国第42次南极考察由“雪龙”号和“雪龙2”号共同保障。梁琦参与夏季考察，韩博、叶玉芳、王绍银三位老师乘坐“雪龙2”号执行秋季南极普里兹湾联合航次任务。

在南极极端环境下，他们完成了多项艰巨任务：在企鹅栖息地开展“空—天—地”协同观测，在零下十几度的严寒中操控无人机，在十三级大风里与时间赛跑，还在两万米高空“放气球”，捕捉大气中的科学密码。

给企鹅“量身材”和“数巢穴”

在南极的长城站周边，梁琦聚焦企鹅栖息地高分辨率遥感监测，开展地面光谱与企鹅形态观测，利用多载荷无人机实施航空遥感监测，开展企鹅种群“空—天—地”协同观测试验。

企鹅巢穴数量或繁殖企鹅对数是评估当前企鹅栖息地内种群规模、预测未来企鹅种群数量动态的关键参数，是目前南极企鹅现场调查记录的核心参数之一。梁琦采用无人机拍照的方式，实现了对种群企鹅巢穴的精准提取。

除了给企鹅数巢穴，梁琦还用无人机给企鹅“量身材”。现有遥感手段在企鹅识别、栖息地精细刻画及种群数量反演等方面存在算法泛化性差、缺乏地面验证样本等问题，他利用深度学习目标检测与实例分割算法，从无人机影像中精确提取企鹅个体，同时对企鹅的姿态进行判别——区分站姿和趴姿，并测量体长、腰围等相关体型参数。

梁琦老师在阿德利岛开展企鹅无人机观测

考察期间，梁琦共完成无人机飞行60余架次，获取了包括可见光、多光谱、热红外、激光雷达在内的多种企鹅栖息地观测数据。此外，针对企鹅形态，他还开展了地面SLAM扫描。

南极天气变幻莫测，给无人机探测带来了挑战。天气预报说是晴天，到了野外却发现乌云密布。赶上阳光普照，赶紧把无人机拿出来，但是飞到一半，就出大雾或者下起雪来，只能赶紧结束观测以免无人机坠机。像这样的天气快速极端变化经常发生，很可能1个小时就发生了转换，总是得和老天爷“躲猫猫”。

除了“躲猫猫”还得磨破鞋，在长城站，由于野外没有路，去开展实地观测基本靠走。菲尔德斯半岛的企鹅分布广泛。为实现“空—天—地”协同观测，梁琦有时需要野外步行10公里去往企鹅栖息地，来回就是20公里。

在2万米高空“放气球”

在南极秋冬季的普里兹湾，韩博、叶玉芳、王绍银在执行另一趟任务——观测冰间湖。韩博担任此次考察的大气遥感组组长，组员除了叶玉芳和王绍银外，还有来自复旦大学等高校的科研人员。

2026秋季南极普里兹湾联合航次由来自中国、澳大利亚、美国、韩国、比利时、印度等6个国家、19个研究机构的97名极地科考队员组成，是我国首次在南极普里兹湾海域突破海况、天气、技术条件等限制，开展的秋季南大洋调查。本航次历时23天，完成了40个站位的综合调查，覆盖普里兹湾大部分海域。

普里兹湾，是地球上最神秘、最缺观测数据的区域之一。这里有一个特殊的地理现象叫“冰间湖”——在达到结冰温度的天气条件下，仍能长期或较长时间保持无冰或仅被薄冰覆盖的水域。

韩博（右一）、叶玉芳（左二）、王绍银（左一）和参加此次科考的中大校友王金菲（右二）

冰间湖虽小，作用却巨大：它是海冰的“工厂”，通过向大气释放热量，不断冻结生成新的海冰；海水结冰时析出的盐分，会形成高密度的冷水下沉，成为南极底层水，驱动全球海洋的“温盐环流”。在电影《后天》中，全球气温骤变的导火索，就是温盐环流断裂。而学界认为两极冰间湖区域正是这个温盐环流的关键“发动机”之一。韩博此行重点关注冰间湖与大气之间的热量交换过程，获得一手的湍流通量数据。这些数据，可准确描述南大洋典型非均匀海表湍流传输特征，这对于改进气候模式，进而准确认识南大洋在全球气候变化中的作用，具有重要的科学意义。

观测手段之一，就是“放气球”。这些气球充满氦气，直径可达1.5米，重量约200克。气球下方挂载着“无线电探空仪”传感器，像一个会飞的“体温计”。

韩博在“放气球”

气球从科考船甲板升起，一路飞向2万米高空，最终爆炸。在这个过程中，传感器实时监测温度、湿度、气压，并通过GPS定位记录下气球的移动速度和方向，从而推算出不同高度的风速和风向。从海平面附近到2万米高空，大气垂直结构的关键数据，都能通过这个气球“一网打尽”。

从3月16日到4月17日，整整一个月，大气遥感组每6小时放一次气球，一天4次，持续完整地进行观测。

对于这样的时间安排，韩博解释说，极区天气系统尺度较大且持续时间较长，比如南大洋气旋往往覆盖千公里，生命周期十几天，连续的走航探空观测，才能像做CT一样，完整记录它不同位置的结构以及对海冰、海洋的影响。较高的探空频率也有助于捕捉大气边界层的快速变化过程，这对验证和改进极地气候模拟和预报至关重要。

一个多月的时间里，韩博他们一共用了130个探头，获取有效探空廓线125个，成功率高达96%。而过往的南极秋冬季航次中，国外团队探空作业成功率还不到20%。本航次探空高成功率主要得益于韩博2020年参加中国第37次南极科考积累的作业经验，中山大学大气学院、遥感科学与技术学院和复旦大学团队的默契配合。

“海冰日，中大日”

“以前给学生讲冰间湖的形成机制，都是用动画来演示，现在终于有自己的观测视频了。”站在“雪龙2”号极地考察船的甲板上，看着海面不断生成脂状新冰，又被大风吹到边缘堆积，中山大学遥感科学与技术学院的叶玉芳副教授这样说。

这天是2026年3月28日，南极戴维斯冰间湖的中心区域，风力十三级。当天，这片海域正在上演“教科书”般的产冰过程。这种场景即使在南极的秋季，也很难遇到。

用无人机观测冰间湖存在一个矛盾：下降风大的地方才能形成冰间湖，但风特别大的地方又极不利于无人机操作。叶玉芳和王绍银时刻关注着测试的“窗口期”。遇到空气湿度低、风速合适时，他们立刻进入工作模式，用无人机对“雪龙2”号周围海冰开展航拍。无人机搭载的光学镜头可拍摄清晰图像并计算海冰面积，热红外镜头则获取热辐射图像进而计算薄冰厚度，后续将与卫星遥感数据对比，优化算法。

零下十几度的天气里，海冰观测组队员在甲板上操作无人机，身体很快就冻透。王绍银回忆起作业场景：“我们的手指承受得最多，无人机起降过程需要精细化操作，戴着手套很不方便。”于是他们把棉线手套的手指部分剪掉，但“操作一会儿，指头就冻僵了”。除了不断提升的操作熟练度和默契，无人机技术的迭代也为科考赢得了宝贵时间。本次科考携带的新型无人机具备船载起降功能，可在航速3节以内的低速行驶状态下正常起降测试，大大延长了观测时长。

叶玉芳和王绍银在做无人机起飞前准备工作（赵蕾 摄）

本航次选取了两个受不同动力过程影响的冰间湖开展对比研究。东侧的戴维斯冰间湖受绕极深层暖水入侵影响，相当于向南大洋这锅冷汤的底部加入温水；西南侧的麦肯斯冰间湖受埃默里冰架融水影响，冰架底部消融的淡水注入海洋使海水密度变轻，像油漂在水面上一样，阻碍了深对流发生。

在这个航次中，除了无人机观测冰间湖的主要任务，叶玉芳和王绍银还用无人机对企鹅和冰山进行了观测，承担了ASPeCt海冰目视观测的工作，并在船上安装测试了GNSS－R设备探测海冰厚度的性能，还录制了关于南极的科普视频。

航次期间，特色科普平台“南极大学”正式启动。4月19日下午，主题专场是“海冰”，巧合的是四位主讲人都是中大人，除了韩博、叶玉芳和王绍银外，还有一位中大校友，该校大气科学学院2025届博士毕业生、现比利时新鲁汶大学博士后王今菲。这场主题分享也被船上的科考队员们称为“Day of Sea Ice, Day of SYSU”（海冰日，中大日）。

中国科学院院士、“南极大学”校长翦知湣（中）为韩博（左一）、叶玉芳（左二）、王今菲（右二）、王绍银（右一）颁发聘书（赵蕾 摄）

从南极归来，四位老师带回的是宝贵的科研数据，是攻坚克难的决心。而这些，正是中山大学极地科研最真实的注脚。近年来，中山大学持续深化极地科学研究，在南北极科考、极地遥感监测、极地环境变化等领域不断取得突破。学校多学科协同发力，遥感科学与技术、大气科学、海洋科学等优势学科深度融合，为国家极地战略提供科技支撑。

文/广州日报新花城记者：林霞虹 通讯员：曹宁、崔文灿、李建平

图由通讯员提供

广州日报新花城编辑：伍仞