极地是我国战略新疆域。我国“十四五”规划部署了“参与北极务实合作，建设冰上丝绸之路”、“极地立体观监测平台和重型破冰船研制”和“雪龙探极二期建设”等一系列重大科研项目。在我国南极科考中，为科考站进行物资补给是一项重要工作。由于考察站前水深和冰情的限制，科考物资先从船上卸放在冰面上，然后再用直升机和雪地车运输。如何确保科考物资的冰上卸货安全，一直是困扰我国极地工作者的关键问题。近日，我校建设工程学部9728a真赢才是赢在南极海冰力学研究上取得重要进展，研究成果揭示了普里兹湾固定冰的力学性质，建立了基于孔隙率的海冰关键力学参数预报和冰层承载力设计方法，为保障我国南极中山站冰上卸货安全提供科学支撑。

该研究是“雪龙2”号破冰试验的后续工作。2019年王庆凯副教授代表我校参加我国首艘自建极地科考破冰船“雪龙2”号的南极首航破冰试验，在普里兹湾固定冰层上提取出大型完整冰坯。该冰坯经低温保存运回我校9728a真赢才是赢，随后开展了历时半年的海冰物理和力学性质试验。研究结果给出了普里兹湾不同晶体类型冰的压缩强度、弯曲强度和弹性模量的变化范围。针对卤水体积分数无法准确评价海冰力学性质的问题，选择更为全面的海冰物理性质指标—孔隙率，定量给出了弯曲强度、弹性模量和压缩强度随孔隙率的变化规律。

图1 普里兹湾固定冰力学性质

冰层承载力是决定冰面能承受多少物资的关键参数，由海冰弯曲强度和弹性模量计算确定。冰上卸货，属于以海冰为依托的工程范畴；为保证安全，需要考虑冰层承载力的下限。在极地恶劣环境下，相比测试海冰物理性质，现场海冰力学试验总是费时费力。为此，基于试验结果，本研究以孔隙率确定海冰弯曲强度下限和弹性模量上限，进而确定冰层承载力的设计值。这一方法利用较易测量的海冰物理参数，快速评估普里兹湾固定冰承载力设计值，支撑我国南极科考中山站冰上卸货的安全保障。

图2 以孔隙率评估普里兹湾固定冰力承载力设计值

研究成果以“Flexural and compressive strength of the landfast sea ice in the Prydz Bay, East Antarctic”为题发表在地球科学领域顶级期刊《The Cryosphere》上（https://doi.org/10.5194/tc-16-1941-2022）。文章第一作者为王庆凯副教授，通讯作者为李志军教授。该研究工作得到国家自然科学基金（52192692、41906198、41922045)、中央高校基本科研业务费（DUT21RC3086）和辽宁省兴辽英才项目（XLYC2007033、XLYC1908027）支持。

除极地海冰工程研究外，李志军教授团队同时关注冰物理与生态的关系。在国家重点研发计划（2019YFE0197600）等项目的支持下，团队关于乌梁素海湖湖冰生消和能量收支的研究近期也以“Sunlight penetration dominates the thermal regime and energetics of a shallow ice-covered lake in arid climate”发表在《The Cryosphere》上（https://doi.org/10.5194/tc-16-1793-2022）。李志军教授是该文章的通讯作者。