南极冰盖作为地球气候系统中最大的冷源,其热状况的变化将影响全球大气环流、全球气候变化和海平面变化,是研究全球气候变化的敏感区和关 键区。冰盖10m深度处雪温表征着当地年平均气温,因此直接对10m雪温进行测量即可获取当地的年平均气温。目前在南极地区,国际上做了大量的气温和10m雪温长期观测,获取了大量的数据,但是相对南极广袤的面积,这些资料还远远不够,尤其在东南极地区10m雪温实测资料缺乏。
为此,吉林大学设计了小直径轻便型热融钻具,为了增加钻具重量,在钻具内部安装了8个铅块,保证钻进所需的足够的钻压,同时较大的自重能够更好的保证钻具的铅垂性,有利于减小钻孔孔斜。由于该钻具设计仅在雪冰层进行钻进,孔内融水将及时沿雪冰层孔壁间隙渗漏,孔内并无融水存在或仅在孔底存留少量融水,而加热棒导线与悬吊电缆连接处远离孔底,可不进行防水设计,且由于加热棒本身可在0.5MPa水压下进行使用,钻具无需进行额外水密设计,大大简化了钻具结构。
该钻具先后被太原理工大学、同济大学、吉林大学和中国极地研究中心(中国极地研究所)应用,累计钻进深度超过300m,应用效果良好。
范晓鹏老师进行冰层测温孔钻探

同济大学团队在南极钻探测温孔