挺進(jìn)極地

肖云飛

在科學(xué)界，南極、北極和青藏高原一起被稱為“地球三極”，其特殊的地理位置，特有的生態(tài)、氣候和自然環(huán)境變化，決定了極地在地球系統(tǒng)和全球變化中具有不可取代的重要作用。

南極地區(qū)，通常指60°s以南地區(qū)，包括南極大陸、亞南極島嶼和環(huán)繞南極大陸的南大洋；北極地區(qū)，通常指北極圈66°33'N以北地區(qū)，包括北冰洋、邊緣陸地海岸帶及島嶼。南極是一塊被海洋包圍的冰雪大陸；北極則是一片被大陸包圍的冰雪海洋。

2007年初，在美國《福布斯》雜志公布的2006年世界十大旅游勝地排行榜中，南極，這個(gè)氣候惡劣、人煙稀少的遙遠(yuǎn)大陸，竟然出人意料地排名第二。

隨后開始的2007/2008“第四次國際極地年”，63個(gè)國家的5萬多名科學(xué)家參與其中。

此情此景，不禁使人心生疑問，為何會(huì)出現(xiàn)極地?zé)?對極地的探索會(huì)給我們的生活帶來哪些影響?

這是一場“戰(zhàn)爭”

雖然極地遙遠(yuǎn)而陌生，但從國家戰(zhàn)略的角度來講，南北兩極離我們并不遙遠(yuǎn)，因?yàn)樗P(guān)系著全球變化和我們的未來，進(jìn)行極地考察在政治、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、軍事等方面都有深遠(yuǎn)而重大的意義。所以才會(huì)有科學(xué)家認(rèn)為，極地科考是一場“戰(zhàn)爭”，誰喪失了極地這個(gè)“主戰(zhàn)場”，誰就有可能喪失21世紀(jì)后半葉到22世紀(jì)的發(fā)展空間。

極地之爭說到底是資源之爭。

南北極蘊(yùn)藏著豐富的能源、礦產(chǎn)和海洋生物資源，以及淡水資源，這些對于能源、食物和飲水短缺的當(dāng)今世界，無疑非常珍貴。

盡管極地是人類最后的寶藏，但不是所有人都可以分一杯羹的。以南極為例，各國在南極可開發(fā)時(shí)能夠享受的資源份額將由其對南極科考事業(yè)的貢獻(xiàn)程度來決定。因此，高擎科考大旗，在南極扎根是必然的選擇。

除了經(jīng)濟(jì)意義外，環(huán)境意義也是各國開展極地科考的重要原因之一。地球的南北兩極，是全球氣候變化的驅(qū)動(dòng)器和響應(yīng)器之一，也是探索宇宙奧秘的重要窗口。尤其是南極，至今未被開發(fā)，在全球變化、特別是全球氣候變化研究中，起著不可替代的關(guān)鍵作用。

眾所周知，南北極在軍事方面也有重大意義。

第二次世界大戰(zhàn)剛結(jié)束時(shí)，有關(guān)國家已經(jīng)意識(shí)到，如果第三次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，北冰洋會(huì)成為必爭的軍事要地。為爭取戰(zhàn)略主動(dòng)，美國和前蘇聯(lián)都在北極進(jìn)行了偵察和部署。北極圈內(nèi)最大的城市摩爾曼斯克是前蘇聯(lián)最大的海軍基地，龐大的北海艦隊(duì)司令部就設(shè)在這里，被前蘇聯(lián)人稱為“致命武器”的戰(zhàn)略核潛艇也部署在這里。

根據(jù)《南極條約》的規(guī)定，任何國家都不得在南極大陸駐軍，因此，美國在南極采用了另外一種方式。該國的“極地計(jì)劃辦公室”掛在美國國家科學(xué)基金會(huì)旗下，但其南極活動(dòng)的相當(dāng)一部分是由美國的國民警衛(wèi)隊(duì)實(shí)施的。

從1955年起，美軍大型運(yùn)輸機(jī)就開始向南極洲的科考隊(duì)伍提供后勤支持。由于南極氣候條件惡劣，不僅氣溫低，而且常常伴有大風(fēng)，對飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能以及飛行員的駕駛技術(shù)要求很高。而美空軍常年堅(jiān)持此項(xiàng)飛行任務(wù)，除支持國家的科考活動(dòng)外，更重要的是對部隊(duì)進(jìn)行惡劣氣象條件下的訓(xùn)練。

此外，南極的特殊位置還是進(jìn)行電磁武器和氣象武器研發(fā)的絕佳之地。

在極地科學(xué)活動(dòng)中，高技術(shù)的應(yīng)用與推廣速度比在世界其他地區(qū)更快。因?yàn)?，人們要在?yán)酷的環(huán)境下進(jìn)行高難度的工作，不同的技術(shù)水平會(huì)給科學(xué)家?guī)聿煌男Ч?。因此，各國均有意識(shí)地適應(yīng)極地要求，研發(fā)高科技產(chǎn)品，其中的科技、技術(shù)的較量也異常激烈。

可以預(yù)見，在全世界范圍內(nèi)，極地考察研究的競爭將會(huì)愈演愈烈，而這背后，實(shí)則暗藏著各種利益之爭，可能是能源、資源之爭，也可能是航運(yùn)之爭、領(lǐng)土領(lǐng)海之爭、科技實(shí)力之爭，更是國家利益之爭。

如今，每年赴南極的科學(xué)考察隊(duì)有三四十支之多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止目前；《南極條約》締約國已經(jīng)發(fā)展到46個(gè)國家，在南極設(shè)有82個(gè)科學(xué)考察站，可容納2500人左右開展科學(xué)考察活動(dòng)。

最佳的觀測基地

極地科學(xué)考察最初是從極地探險(xiǎn)開始的，有些國家很早就開始對極地進(jìn)行包括海洋學(xué)、地質(zhì)學(xué)、冰川學(xué)、測繪與制圖學(xué)、氣象學(xué)、生物學(xué)等方面的考察，但這些考察并不系統(tǒng)，而且由于條件所限，人們對極地的認(rèn)識(shí)更多的只能由探險(xiǎn)者及在兩極地區(qū)捕獵的船只提供，對北極海洋和南極大陸知之甚少，還有不少探險(xiǎn)者在惡劣的自然條件下獻(xiàn)出了寶貴的生命。

近百年來，通過密切的國際合作，特別是3次“國際極地年”，北極和南極的科學(xué)考察進(jìn)入了正規(guī)化、現(xiàn)代化和國際化的階段，人們對極地的認(rèn)識(shí)也不斷深入，極地成為觀測和研究人類活動(dòng)對地球變化影響?yīng)氁粺o二的理想場所。在這個(gè)天然實(shí)驗(yàn)室里，科學(xué)家陸續(xù)開展對全球變暖、大氣臭氧減少、海平面變化等全球環(huán)境現(xiàn)象的監(jiān)測。

中國氣象科學(xué)研究院卞林根、陸龍驊兩位長期從事極地研究的專家對在極地所能從事的科研活動(dòng)進(jìn)行了總結(jié)。

南極和北極是影響全球氣候變化的敏感地區(qū)之一，極地氣候和大氣環(huán)境變化是全球氣候變化的指示器。由于全球大氣是一個(gè)統(tǒng)一的整體，來自南半球的冷空氣活動(dòng)，不僅會(huì)影響南半球的大氣環(huán)流和天氣氣候，也會(huì)對北半球的大氣環(huán)流和天氣氣候產(chǎn)生影響。例如，在南極和北極中心地區(qū)和外圍地區(qū)的氣壓，存在著人們稱之為“濤動(dòng)”的、像“翹翹板”一樣的相反的變化。這些“濤動(dòng)”的活動(dòng)及其異常對全球大氣環(huán)流都會(huì)發(fā)生影響。開展南北極氣象研究，可以為南北兩半球的天氣預(yù)報(bào)提供實(shí)質(zhì)性數(shù)據(jù)。

極地，尤其南極，是目前全球最少受人類活動(dòng)影響和環(huán)境污染的地區(qū)。通過開展極地大氣化學(xué)特征、大氣本底環(huán)境的分析和研究，可以更好地了解人類活動(dòng)與全球環(huán)境變化的關(guān)系、人類活動(dòng)對全球環(huán)境變化影響程度等，也能為各國政府制定與全球環(huán)境變化有關(guān)的政策提供參考依據(jù)。極地溫度和極地冰雪范圍的監(jiān)測及對冰原穩(wěn)定性的研究能為判斷“溫室效應(yīng)”的影響程度提供依據(jù)；開展大氣臭氧變化規(guī)律和氟里昂等氣體向兩極輸送過程的研究將為認(rèn)識(shí)“南極臭氧洞”產(chǎn)生機(jī)理、揭示人類活動(dòng)對臭氧層破壞的影響程度提供線索。

極地是地理和地磁極點(diǎn)所在地，是研究與日一地有關(guān)的各種地球和大氣物理現(xiàn)象及來自我們星系以外的宇宙射線的最好場所。極區(qū)最適宜進(jìn)行有關(guān)電離層、磁層、平流層一對流層特性及相互作用的探測研究，也可進(jìn)行太陽活動(dòng)及其長期變化對中低層大氣活動(dòng)影響，以及極區(qū)天氣氣候變化對太陽活動(dòng)變化的響應(yīng)的觀測研究。極區(qū)是太陽活動(dòng)直接影響地球空間的重要區(qū)域和監(jiān)測災(zāi)害性空間天氣的最佳窗口。

開展極區(qū)空間環(huán)境災(zāi)害性天氣研究，對保護(hù)空間技術(shù)系統(tǒng)、減少航天事故和保障人類空間活動(dòng)具有重要的指導(dǎo)作用。

極地地球物理觀測是研究地球內(nèi)部物質(zhì)遷移等物理變化過程，及研究大地水準(zhǔn)面形狀、地殼運(yùn)動(dòng)動(dòng)力機(jī)制等不可缺少的手段。南極地質(zhì)與地球物理研究可為全球地質(zhì)史和各大陸成因的研究提供新的認(rèn)識(shí)。南極大陸98％的區(qū)域被冰雪覆蓋，目前，國際科學(xué)界已經(jīng)掌握了南極大約2％的露巖區(qū)的地質(zhì)和地球物理特征。但是，僅根據(jù)這2％的露巖區(qū)的地質(zhì)和地球物理調(diào)查得出的南極大陸的構(gòu)造演化和氣候變遷的模式還存在許多不確定性。通過在南極實(shí)地地質(zhì)考察和鉆探，可以查清南極大陸冰下地質(zhì)構(gòu)造性質(zhì)和構(gòu)造格局，確定其區(qū)域的構(gòu)造性質(zhì)和時(shí)代，進(jìn)一步了解南極的構(gòu)造格局和區(qū)域巖石圈結(jié)構(gòu)，增進(jìn)對南極大陸形成、演化以及礦產(chǎn)資源潛力的認(rèn)識(shí)和評價(jià)。

南極也是收集隕石的極佳場所，南極大陸冰蓋分冰嶺內(nèi)側(cè)是隕石的富集區(qū)。通過對隕石的綜合研究，可以增加人們對類地行星初始物質(zhì)，類地行星核、幔、殼層圈的形成機(jī)理，類地行星早期的演化歷史，行星表面的物理化學(xué)環(huán)境，太陽系的平均化學(xué)成分，太陽系的形成演化和空間環(huán)境，以及生命前期的有機(jī)化學(xué)演化歷程等的認(rèn)識(shí)。

極地地區(qū)由于獨(dú)特的地理及氣候特征，形成了多樣和特點(diǎn)迥異的生物，通過對極地生物群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性的環(huán)境影響評估，有利于闡明生物多樣性的變化趨勢以及評估對生物資源利用的潛在影響。

我國的極地考察

我國系統(tǒng)的南北極實(shí)地科學(xué)考察研究起步較晚，其中南極實(shí)地科學(xué)考察研究始于20世紀(jì)80年代，1983年和1985年成為《南極條約》締約國和協(xié)商國，1986年才成為國際“南極研究科學(xué)委員會(huì)”(SCAR)成員國；而我國對北極較大規(guī)模的實(shí)地考察和研究，始于20世紀(jì)90年代，比南極的實(shí)地考察還要晚10年，1996年才成為“國際北極科學(xué)委員會(huì)(IASC)”成員國。

從1984年到2008年，作為國家行為，我國自主組織了25次南極考察，3次北冰洋考察和5次北極站考察。1985年和1989年在南極建立了長城站和中山站；2004年在北極建立了黃河科學(xué)考察站；2002年和2005年在從中山站到普里茲灣-埃默里冰架-冰穹A斷面(DOME-A，簡稱為冰穹A，為南極冰蓋最高點(diǎn))的大陸冰蓋上，設(shè)置了LGB—69、DOME—A、飛鷹、PANDA—S和PANDA—N等5個(gè)中-澳或中-美合作無人自動(dòng)氣象站。也就是說，目前我國在南北極已建有3個(gè)有人考察站和5個(gè)無人自動(dòng)氣象站。目前初步形成了以南極“長城站”、“中山站”，北極“黃河站”，南極冰蓋自動(dòng)氣象站和“雪龍?zhí)枴逼票疾齑瑸橹黧w的極地考察硬件支撐體系。

我國在極地問題上的聲音亦從無到有，由弱變強(qiáng)。在極地對地球系統(tǒng)過程的作用等方面也取得一系列重大進(jìn)展，獲得了大批寶貴的數(shù)據(jù)、資料和樣品。

我國科學(xué)家提出新的大磷蝦生長指標(biāo)和鑒別自然種群負(fù)生長的有效方法，解決了困惑國際學(xué)術(shù)界多年的大磷蝦年齡問題。

首創(chuàng)用生物地球化學(xué)、沉積學(xué)和古生態(tài)學(xué)等方法，通過對企鵝糞土等湖泊沉積物中元素的聚類分析，系統(tǒng)研究了企鵝的種群數(shù)量變化與環(huán)境演變之間的相互關(guān)系，結(jié)合放射定年，恢復(fù)了近3000年來企鵝數(shù)量的演變，揭示了企鵝數(shù)量與南極氣溫變化的相關(guān)性；發(fā)展了“南極無冰區(qū)生態(tài)地質(zhì)學(xué)”，指出在極地生態(tài)、環(huán)境條件下，企鵝、海豹等海鳥及海獸的生物排泄物堆積層和含糞沉積層，古海蝕龕中的湖泊沉積層等，都是進(jìn)行極地生態(tài)地質(zhì)學(xué)的良好載體，可以成為恢復(fù)極地古生態(tài)和環(huán)境歷史的新的研究對象。

指出南極和北極的天氣氣候變化存在明顯的時(shí)間和空間上的多樣性特點(diǎn)。在南極和鄰近地區(qū)，以溫度為代表的常規(guī)氣候特征變化并不一致，存在著5個(gè)溫度變化不同的區(qū)域；海冰變化的區(qū)域劃分基本上與溫度變化一致；南極地區(qū)的增暖主要發(fā)生在南極半島地區(qū)，在南極大陸主體并不明顯，近十余年來還有降溫趨勢。南極氣候變化區(qū)域性差異的提出，為進(jìn)一步研究南極地區(qū)對全球變化的響應(yīng)提供了重要線索。

對南極冰川學(xué)實(shí)測資料和由雪坑、冰芯獲得的氣候代用資料的研究表明：東南極地區(qū)冰蓋物質(zhì)的補(bǔ)充大于消融(正平衡)，冰蓋是穩(wěn)定的；而在西南極地區(qū)冰蓋物質(zhì)的補(bǔ)充小于消融(負(fù)平衡)，冰蓋是不穩(wěn)定的：影響目前全球海平面上升的主要因素不是南極冰蓋變化，而是海水增溫后的熱膨脹效應(yīng)和北極格陵蘭冰蓋及高山冰川的消融。

在格羅夫山地區(qū)，新發(fā)現(xiàn)了一個(gè)隕石富集區(qū)，使我國成為繼日本、美國之后，擁有南極隕石最多的國家；初步研究發(fā)現(xiàn)其中包括月球隕石和火星隕石。

研究了極地大氣環(huán)境變化，特別是南極冷暖和冰雪狀況的變化、極地環(huán)流和南北極濤動(dòng)等對東亞環(huán)流和我國天氣、氣候的影響。

開展了以南大洋、普利茲灣為重點(diǎn)的南極海洋科學(xué)考察和以白令海、北冰洋為重點(diǎn)的北極海洋科學(xué)考察；對于諸多極地海洋過程獲得了基礎(chǔ)性認(rèn)識(shí)，包括南大洋的鋒面、渦旋、環(huán)流，普利茲灣的環(huán)流、溫鹽結(jié)構(gòu)，白令海、北冰洋的環(huán)流、溫鹽結(jié)構(gòu)；對海洋和海冰、冰架的相互作用，極地海洋一大氣相互作用進(jìn)行了初步探討。

搶占科學(xué)制高點(diǎn)

南極科考奉行的“潛規(guī)則”是，誰首先對某區(qū)域進(jìn)行考察，誰就擁有在該區(qū)域建站的優(yōu)先權(quán)；相應(yīng)的國際慣例是，哪國在某地建站，周圍的科研活動(dòng)就以哪國為主。有鑒于此，各國紛紛下大力氣在南極建立科學(xué)考察站，爭相承擔(dān)重大科研項(xiàng)目，以便獲得更大的發(fā)言權(quán)。截至目前，共有46個(gè)國家在南極建立了82個(gè)科學(xué)考察站。

不過，多數(shù)國家的考察站建在了南極邊緣地區(qū)，只有美國、俄羅斯、日本、法國、意大利和德國這6個(gè)國家在南極建立了內(nèi)陸科學(xué)考察站。

從科學(xué)考察價(jià)值和極地話語權(quán)角度來看，南極一共有4個(gè)必爭之點(diǎn)，極點(diǎn)、冰點(diǎn)、磁點(diǎn)和高點(diǎn)。其中的3個(gè)點(diǎn)己分別被美國、法國、前蘇聯(lián)搶占——美國占據(jù)“南極點(diǎn)”，建立了阿蒙森·斯科特站；法國占據(jù)南極磁點(diǎn)，建立了迪蒙·迪維爾站；前蘇聯(lián)占據(jù)“南極冰點(diǎn)”，建立了東方站，測到了89℃的全球最低氣溫?，F(xiàn)在，南極僅剩有冰穹A(Dome-A)這個(gè)最高點(diǎn)尚未建站；除我國外，其他國家也沒有從地面進(jìn)入冰穹A展開過系統(tǒng)的科學(xué)考察活動(dòng)，冰穹A堪稱南極科學(xué)考察和研究的空白地區(qū)和制高點(diǎn)。

之所以如此，是因?yàn)楸稟為南極內(nèi)陸距海岸線最遠(yuǎn)的一個(gè)冰穹，也是南極內(nèi)陸冰蓋海拔最高的地區(qū)，最高海拔4039米，氣候條件極端惡劣，實(shí)測的年平均溫度為-58.4℃，是地球表面溫

度最低的地區(qū)，被稱為“不可接近之極”。它也是距離我國中山站最近的一個(gè)內(nèi)陸冰蓋高原點(diǎn)。

盡管考察和建站條件不佳，但各國對冰穹A的熱情不減。因?yàn)榕c已開展工作的冰穹F等地點(diǎn)相比，冰穹A地區(qū)的冰蓋是原始堆積形成的，儲(chǔ)存著全球的氣候和大氣環(huán)境信息。冰穹A地區(qū)位于南極冷源的中心區(qū)，那里還是地球氣候環(huán)境動(dòng)力系統(tǒng)中的最重要驅(qū)動(dòng)源，是現(xiàn)代地球氣候環(huán)境動(dòng)力學(xué)本底觀測的最理想?yún)^(qū)域，在此能夠觀測到在其他地區(qū)無法觀測到的、代表全球特征，的氣候環(huán)境變化信息與特殊的自然現(xiàn)象，這種特殊性是其他任何地區(qū)和其他任何科學(xué)觀測點(diǎn)所不具備的。在這里進(jìn)行深冰芯鉆探，有望取得地球幾十萬年以來最完整的全球規(guī)模的氣候與環(huán)境變化的記錄；獲取南極冰芯學(xué)最難、最重要、最后的全球變化研究的“金釘子”。

冰穹A地區(qū)還是進(jìn)行天文觀測的最好場所。那里有地球上最好的大氣透明度和大氣視寧度(衡量大氣穩(wěn)定性的指標(biāo))、3～4個(gè)月的連續(xù)觀測機(jī)會(huì)、較低的風(fēng)速以及在較寬的電磁波段內(nèi)等條件，已被國際天文界公認(rèn)為是地球上最好的天文臺(tái)址。

由于冰穹A的特殊意義，德國等國家計(jì)劃在近年實(shí)施冰穹A冰蓋考察，并建立科學(xué)觀測點(diǎn)。我國科學(xué)家率先爭取到對冰穹A的研究，并于2004年和2007年兩次成功到達(dá)冰穹A點(diǎn)，為建立南極內(nèi)陸科學(xué)考察站選址進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，初步確定了內(nèi)陸站建設(shè)地點(diǎn)。

據(jù)悉，將于今年10月20日出發(fā)的中國第25次南極科學(xué)考察隊(duì)，將最終完成這座內(nèi)陸考察站的建設(shè)。

重要的未來

近幾十年，極地的大氣和環(huán)境發(fā)生了快速變化，北極永久海冰在減少，冰川和凍土在融化，南極上空出現(xiàn)的臭氧洞逐漸擴(kuò)大等等，這些都不可避免會(huì)對地球系統(tǒng)發(fā)生影響。如果情況日益惡化下去，各種自然災(zāi)害勢必會(huì)增加，人類的生存環(huán)境也將受到極大的威脅與挑戰(zhàn)。所以，未來幾年，極地科考非常關(guān)鍵，極地地區(qū)不斷給我們提出新的科學(xué)挑戰(zhàn)，極地冰蓋下和大面積海冰下都存在著大量的未知領(lǐng)域等待著我們前去探索。(文章代碼：2002)

[責(zé)任編輯]趙菲

(本文得到國家海洋局極地考察辦公室夏立民先生、中國氣象科學(xué)研究院陸龍驊先生的大力支持，在此深表感謝。本文圖片除署名外，均由極地考察辦公室提供。)