全球視野下的中國南極陸地系統(tǒng)科學(xué)

劉小漢

【摘要】進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，隨著航天、遙感等新技術(shù)的迅速發(fā)展，以及空天作戰(zhàn)等新觀念的出現(xiàn)，極地已經(jīng)距離我們不再遙遠(yuǎn)，甚至成為有關(guān)國家安全的新疆域。雖然我國進(jìn)入南極相對較晚，但是起點(diǎn)高、發(fā)展速度快。我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)培育并擴(kuò)大我國南極科學(xué)研究在這些領(lǐng)域的優(yōu)勢，慎重選擇并積極參與當(dāng)前國際上最有影響力的大科學(xué)主題，持續(xù)集中投入力量，盡快在更多領(lǐng)域能夠站在科學(xué)制高點(diǎn)。只有處在科學(xué)制高點(diǎn)，才能夠在“南極研究科學(xué)委員會(huì)”等國際舞臺(tái)上有更多話語權(quán)，更好地維護(hù)國家民族在南極的重要權(quán)益。

【關(guān)鍵詞】南極陸地系統(tǒng)科學(xué) 中國南極研究戰(zhàn)略 南極陸基科考成果

【中圖分類號(hào)】P728.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2017.11.005

南極洲是行星地球上具有最極端環(huán)境的地理單元，也是人類最后發(fā)現(xiàn)的大陸。廣袤的冰雪、嚴(yán)酷的自然環(huán)境、神奇的自然景觀、吸引著現(xiàn)代人類的目光。隨著科學(xué)認(rèn)知能力的提高，人們已經(jīng)知道南極對全球氣候環(huán)境變化和對人類的未來生存關(guān)系密切。目前，已有28個(gè)國家在南極洲建立了70多個(gè)科學(xué)考察站，開展了大量的科學(xué)研究。南極洲還具有豐富的自然資源，因此，它不僅是科學(xué)研究的國際舞臺(tái)，也涉及國際間外交、軍事等諸多領(lǐng)域。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，隨著航天、遙感等新技術(shù)的迅速發(fā)展，以及空天作戰(zhàn)等新觀念的出現(xiàn)，極地距離我們已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)，甚至成為有關(guān)國家安全的新疆域。因此，當(dāng)前中國極地科學(xué)的戰(zhàn)略思考就顯得格外重要了。

與發(fā)達(dá)國家和一些南半球國家相比，我國開展南極考察相對較晚。我國于1984年開始組織南極考察，在國家海洋局的領(lǐng)導(dǎo)下，無數(shù)中國極地科學(xué)家不畏艱險(xiǎn)，胼手胝足，使得我國極地研究獲得許多令人振奮的高水平科研究成果。先后在南極建立了中國南極長城站、中山站、昆侖站、泰山站，在北極建立了中國黃河站。先后有“向陽紅10號(hào)”“極地號(hào)”“雪龍?zhí)枴钡瓤茖W(xué)考察船承擔(dān)了極地科學(xué)考察任務(wù)，建立了數(shù)十個(gè)不同研究方向的極地科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室，成功組織了33次南極考察和7次北極考察，形成了較為完善的組織管理、后勤支撐保障體系。從考察規(guī)模和科研成果來看，中國已經(jīng)成為極地考察的大國。

中國南極陸地系統(tǒng)科學(xué)的進(jìn)展

以南極陸地為基礎(chǔ)的陸基考察是中國南極考察最先開展的研究領(lǐng)域，內(nèi)容涵蓋大氣與氣象、冰川、高空大氣、天文與隕石、地質(zhì)與地球物理、古環(huán)境、現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測、大地測量與制圖以及極地人體醫(yī)學(xué)等九個(gè)方面。

上世紀(jì)八十年代初，為學(xué)習(xí)外國南極考察研究的經(jīng)驗(yàn)，我國陸續(xù)派出科學(xué)家到各國南極考察站參與實(shí)地考察，開展了實(shí)地觀測、采樣，并以合作或者獨(dú)立方式實(shí)地進(jìn)行了研究工作，他們是中國南極陸基考察研究的先驅(qū)者。

隨著中國南極中山站的建成，中國南極陸地系統(tǒng)科學(xué)考察與研究活動(dòng)快速發(fā)展起來，研究領(lǐng)域也從初期的亞南極環(huán)境，濱海與海岸帶環(huán)境逐漸向內(nèi)陸擴(kuò)展。一大批涉及國際南極科學(xué)研究最前沿的項(xiàng)目得以開展，并取得令人矚目的進(jìn)展。其中，秦大河橫穿南極的雪冰環(huán)境研究，普里茲—格羅夫大地構(gòu)造演化研究，格羅夫山的古氣候環(huán)境研究，南極隕石回收與研究，無冰區(qū)古生態(tài)環(huán)境的地球化學(xué)研究，東南極冰蓋起源與初期過程研究，冰穹A的天文觀測與研究，極區(qū)等離子體云的形成過程與機(jī)制研究等領(lǐng)域，均獲得了國際一流的科學(xué)成果。目前，中國南極陸基研究相關(guān)論文在國際科學(xué)刊物上發(fā)表的數(shù)量已居世界前列。在改革開放和經(jīng)濟(jì)騰飛的年代，南極泰山站順利建成，固定翼飛機(jī)投入使用，新的考察船指日可待，相信中國南極陸基科學(xué)考察必將以更快的速度向前發(fā)展。本文集中介紹33年來我國南極陸基科學(xué)考察的研究現(xiàn)狀和主要科學(xué)成果。

《南極大陸地質(zhì)地球物理調(diào)查與研究》包括我國在南極不同地域的考察研究。1980年，張青松等人開展了早期地理、地質(zhì)研究，隨后開展了東西南極過渡帶地質(zhì)的研究和西南極島弧火山巖和火山作用的研究。隨著中山站的建立，我國地質(zhì)學(xué)家在其所在的拉斯曼丘陵及附近區(qū)域考察研究和礦產(chǎn)資源調(diào)查，同時(shí)對東南極西福爾丘陵東南側(cè)分帶狀冰磧物進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，對威爾克斯地溫德米爾群島冰磧物及典型基巖進(jìn)行了研究、1998年，中國開展了首次格羅夫山多學(xué)科綜合科學(xué)考察，獲得豐碩成果。在地球物理觀測與研究方面開展了地磁研究、古地磁研究、重力研究、地溫特征和巖石熱物理性質(zhì)研究，以及地震觀測研究。取得的成績?nèi)纾航⒘藛讨瓮鯈u菲爾德斯半島地層序列；準(zhǔn)確測定了喬治王島巴頓半島地層年代；構(gòu)建了橫貫?zāi)蠘O山脈主要地質(zhì)構(gòu)造特征—雙構(gòu)造層基底；建立了中侏羅世巖漿活動(dòng)及古生物特征；北維多利亞地難言島地質(zhì)構(gòu)造特征；識(shí)別出拉斯曼區(qū)域500Ma高級(jí)變質(zhì)事件并闡明其構(gòu)造意義；首次報(bào)道了南級(jí)洲的硅硼鎂鋁礦；提出早期1000Ma中壓麻粒巖相構(gòu)造變質(zhì)事件；拉斯曼丘陵及鄰區(qū)的各類巖石開展了系統(tǒng)的鋯石同位素年齡研究；識(shí)別出早期石榴石+斜方輝石+堇青石+鉀長石組合；系統(tǒng)劃分了格羅夫山地區(qū)的花崗巖質(zhì)巖石類型和侵入時(shí)代；格羅夫山地區(qū)只存在單一高溫麻粒巖相變質(zhì)事件；格羅夫山地區(qū)冰磧巖中的大洋俯沖和大陸碰撞相關(guān)的巖石學(xué)證據(jù)；格羅夫山地區(qū)主要經(jīng)歷了3期構(gòu)造變形；碎屑鋯石原位U—Pb年齡測定及礦物化學(xué)成分測試；建立了埃默里冰架東緣—西南普里茲灣地區(qū)的地質(zhì)事件序列；建立了格林維爾期雷納造山帶從增生到碰撞的構(gòu)造過程；確定了泛非期變質(zhì)演化軌跡并探討了普里茲造山帶的性質(zhì)；西福爾丘陵附近年齡達(dá)35億年的古太古代古老地塊的揭示；威爾克斯地溫德米爾群島的冰下地質(zhì)研究提示區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造歷史；南極內(nèi)陸地球物理研究等。

《南極古氣候環(huán)境與古生態(tài)地質(zhì)學(xué)研究》包括：張青松于上世紀(jì)八十年代初在澳大利亞凱西站和戴維斯站進(jìn)行的多學(xué)科綜合考察。長城站和中山站建成后，張青松、謝又予、崔之久等7名專家先后對喬治王島和拉斯曼丘陵進(jìn)行了考察，探明了喬治王島中—新生代古生物古生境，以及植物群孢粉組合特征等，還進(jìn)行了無冰區(qū)地貌發(fā)育與晚更新世以來環(huán)境演變研究。

南極無冰區(qū)生態(tài)地質(zhì)學(xué)是以海洋生物糞土層為過去生態(tài)環(huán)境信息記錄的新載體，應(yīng)用第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、元素和同位素地球化學(xué)、沉積學(xué)、礦物學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等經(jīng)典的地質(zhì)學(xué)方法與生態(tài)學(xué)、古氣候?qū)W、動(dòng)植物學(xué)、微生物學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)以及高新技術(shù)等多學(xué)科交叉的方法，運(yùn)用微觀的生物地球化學(xué)記錄，結(jié)合海平面升降、構(gòu)造變動(dòng)等地形地貌典型特征的現(xiàn)場調(diào)查，來探索宏觀的生態(tài)、氣候與環(huán)境變化的主題。目前，南極無冰區(qū)生態(tài)地質(zhì)學(xué)已成為地球系統(tǒng)科學(xué)和全球變化科學(xué)這兩個(gè)新興科學(xué)前沿領(lǐng)域一個(gè)新的研究方向。極地生物對氣候環(huán)境變化的響應(yīng)在全球變化研究中日益受到重視。南極企鵝、海豹和磷蝦的數(shù)量在過去幾十年發(fā)生了顯著變化。為理解這些變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)理，區(qū)分自然和人類因素尤為重要。研究人類涉足極地之前的生態(tài)變化將有助于把近來人類引起的變化放在更長時(shí)間尺度框架內(nèi)去解讀。對極地沉積物中保存完好的脊椎動(dòng)物骨骼、毛發(fā)、羽毛等生物遺跡和糞土沉積物的分析，可以利用生物地球化學(xué)標(biāo)志物查明自然和人類活動(dòng)對千年來極地海洋脊椎動(dòng)物的影響并有助于區(qū)分二者的作用。此外，海鳥海獸在極地海陸環(huán)境中扮演重要的傳輸者角色，它們從海洋轉(zhuǎn)移大量營養(yǎng)物質(zhì)和污染物到陸地，從而對陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要的影響。

在格羅夫山綜合考察中，綜合冰川地質(zhì)地貌的風(fēng)蝕與冰蝕特征，極寒冷荒漠土壤的形成年代，沉積巖轉(zhuǎn)石的沉積環(huán)境分析、沉積巖和土壤中的孢粉組合的古氣候環(huán)境及年代分析，以及原地生成宇宙成因核素等多種方法手段的研究結(jié)果，可以詳細(xì)描述格羅夫山地區(qū)上新世早期以來冰蓋進(jìn)退的歷史過程。東南極大冰蓋形成以后并非穩(wěn)定演化至今。在上新世早期以前，東南極內(nèi)陸冰蓋曾經(jīng)出現(xiàn)過大規(guī)模的消融，即東南極大陸冰川的前緣至少曾經(jīng)退縮到格羅夫山地區(qū)，距現(xiàn)今冰蓋邊緣400公里。當(dāng)時(shí)的冰蓋規(guī)模甚至不到現(xiàn)今的三分之一。之后，東南極冰蓋又迅速膨脹，到距今2.3Ma時(shí)，冰面至少超過現(xiàn)今高度約400米。以后冰面緩慢平穩(wěn)下降，至1.6Ma時(shí)，東南極冰蓋進(jìn)入第四紀(jì)振蕩期，但重新上升的冰面再也沒有超過現(xiàn)今高度的100米以上。

東南極蘭伯特地塹兩側(cè)新生代沉積物具有相對豐富的孢粉化石，對這些地層的孢粉研究不僅可以提供年代學(xué)證據(jù)，還可以恢復(fù)當(dāng)時(shí)的古植被和古環(huán)境，是研究氣候環(huán)境變化及東南極冰蓋歷史演化的直接證據(jù)。研究者根據(jù)北查爾斯王子山的主要露頭采集的樣品進(jìn)行孢粉鑒定及組合分析，恢復(fù)了該區(qū)中新世以來古氣候環(huán)境和古生態(tài)的演化過程。

《南極大氣觀測與氣候研究》包括我國開展南極大氣科學(xué)考察取得的顯著進(jìn)展。1985年和1989年中國在南極建立了南極長城氣象站和中山氣象臺(tái)。1993年在中山站安裝國際標(biāo)準(zhǔn)的臭氧光譜儀，開始了大氣臭氧總量和紫外輻射的觀測，并延續(xù)至今。在國際極地年期間，在中山站建成了大氣本底站，開始了溫室氣體長期觀測。2002年以來，在中山站到泰山站和昆侖站的斷面上，先后安裝了6套由衛(wèi)星傳輸資料的自動(dòng)氣象站，獲取的資料在國內(nèi)外研究中已得到應(yīng)用。中國南極大氣科學(xué)研究是近30年來在我國有較大進(jìn)展的科學(xué)領(lǐng)域，對南極地區(qū)近代氣候的變化規(guī)律、大氣邊界層物理和海冰氣相互作用冰雪、能量平衡過程、溫室氣體的本底特征和臭氧洞形成過程、南極考察氣象業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)、南極大氣環(huán)境對東亞環(huán)流和中國天氣氣候的影響等方面開展了一系列的研究，取得了很多國內(nèi)外有影響的研究成果，加深了南極氣候在全球變化中作用及其對我國天氣氣候和可持續(xù)發(fā)展影響的認(rèn)識(shí)。代表性成果包括：長城站、中山站和昆侖站氣候特征；海冰反照率；長城站、中山站天氣預(yù)報(bào)；南極海冰變化與大氣環(huán)流的關(guān)系；南極臭氧洞變化及其趨勢；南極臭氧洞的垂直結(jié)構(gòu)；地面臭氧本底特征；二氧化碳的本底特征；一氧化碳本底濃度；南極近地層湍流參數(shù)；大氣邊界層結(jié)構(gòu)；中山站對流邊界層高度；東南極冰蓋邊界層結(jié)構(gòu)；南極苔原溫室氣體通量；南極海冰對我夏季天氣的可能影響；南極溫度變化與繞極流；南極大氣模擬；南極大氣模擬等。

《南極站點(diǎn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與研究》包括中國科學(xué)家在潮間帶群落動(dòng)態(tài)生態(tài)學(xué)的系列演替，南極生物的生態(tài)分布，生物生產(chǎn)力，食物鏈等方面獲得的大量數(shù)據(jù)和豐富的研究成果。中國的吳寶玲、魏江春、俞建鑾、張坤誠、黃鳳鵬等生物學(xué)家對南極生物學(xué)的考察和研究，除在其他國家的科學(xué)站上進(jìn)行了一些工作外，主要是在南極長城站和南設(shè)得蘭群島地區(qū)進(jìn)行。研究內(nèi)容包括：潮間帶生物、藻類區(qū)系、底棲動(dòng)物、冰雪生物、陸生植物、飛行生物等領(lǐng)域，同時(shí)也注意到人類活動(dòng)對南極生物的潛在威脅，認(rèn)識(shí)到保護(hù)南極的生物資源與環(huán)境已成為刻不容緩的任務(wù)。趙俊琳副教授于1986至1989年在長城站和中山站區(qū)進(jìn)行了環(huán)境地球化學(xué)考察與研究。我國南極生態(tài)環(huán)境科學(xué)重要研究進(jìn)展包括：南極地衣物種資源收集及生態(tài)功能分析；微生物群落分布與結(jié)構(gòu)特征；潮間帶生態(tài)系結(jié)構(gòu)與功能；冰藻群落及環(huán)境相關(guān)性研究；近岸海洋環(huán)境及浮游生物群落變化特征；污染物分布及人類活動(dòng)影響等。

近年來，國際南極生態(tài)系統(tǒng)研究已逐步向更為系統(tǒng)和全面的方向發(fā)展。SCAR于2012年提出的“南極生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與適應(yīng)臨界值”國際研究計(jì)劃（Antarctic Thresholds-Ecosystem Resilience and Adaptation （AnT-ERA）Implementation plan， 2012），旨在分子、種群和生態(tài)系統(tǒng)三個(gè)層面促進(jìn)對南大洋、淡水和陸地生態(tài)系統(tǒng)變化的了解；2013年，SCAR提出了“南極生態(tài)系統(tǒng)”國際研究計(jì)劃（Antarctic Ecosystem，AntEco），重點(diǎn)關(guān)注過去和現(xiàn)在的南極所有環(huán)境類型中的生物多樣性狀況（State of the Antarctic Ecosystem Implementation Plan，2013）。

《南極考察人員生理心理適應(yīng)性研究》包括我國南極醫(yī)學(xué)研究歷程與新成果。隨建站初期的起步發(fā)展，迄今已對長城、中山和昆侖站的454名考察隊(duì)員進(jìn)行了系統(tǒng)的生理和心理的適應(yīng)性研究，獲得了不同環(huán)境、考察時(shí)間和任務(wù)下的我國隊(duì)員生理心理適應(yīng)模式，為考察隊(duì)員的選拔、適應(yīng)、防護(hù)、站務(wù)管理和有關(guān)政策制定等提供科學(xué)依據(jù)，并探討了南極特殊環(huán)境下生命科學(xué)的一些問題。2014年研究論文發(fā)表在國際權(quán)威期刊“分子精神病學(xué)”（Molecular Psychiatry， IF：15.14）上，它為揭示人類表型變化與機(jī)制之間的聯(lián)系提供了新的方法。具體研究內(nèi)容包括：早期生理、心理適應(yīng)性、勞動(dòng)衛(wèi)生和營養(yǎng)膳食等多學(xué)科綜合研究；長城站、中山站和昆侖站不同環(huán)境因子對考察隊(duì)員的影響及其機(jī)制研究；長期居留南極中山站和長城站對越冬隊(duì)員生理和心理的影響；南極冰穹A低氧復(fù)合高寒環(huán)境對考察隊(duì)員的交互作用（昆侖站）；西藏高原低氧易感冰蓋考察預(yù)選隊(duì)員篩查選拔冰蓋考察隊(duì)員；模擬高海拔低氧環(huán)境進(jìn)行深入低氧應(yīng)激機(jī)制研究等。

今后，南極醫(yī)學(xué)將進(jìn)一步圍繞國家需求開展各項(xiàng)工作。繼續(xù)開展長城站、中山站和昆侖站的不同環(huán)境因子對考察隊(duì)員生理和心理的影響及其機(jī)制研究，將前期研究成果盡快轉(zhuǎn)化為應(yīng)用，逐步建立南極生理心理健康監(jiān)測、評(píng)估和維護(hù)體系，使研究來源于考察隊(duì)員，使成果服務(wù)于南極考察隊(duì)員醫(yī)學(xué)防治。以南極越冬站模擬空間站，開展南極越冬與長期駐留空間站的生理心理類比研究，建立和驗(yàn)證空間站醫(yī)學(xué)心理學(xué)健康監(jiān)測和維護(hù)技術(shù)，使南極醫(yī)學(xué)和航天醫(yī)學(xué)成果相互轉(zhuǎn)化應(yīng)用。以南極為天然實(shí)驗(yàn)室，開展大氣細(xì)顆粒物PM2.5對人體呼吸和心血管等系統(tǒng)的影響及其機(jī)制，為我國大氣污染防治提供科學(xué)數(shù)據(jù)資料。

《南極測繪及其遙感應(yīng)用》領(lǐng)域包括了中國南極測繪考察過程和研究新成果。我國完成了東西南極站區(qū)附近的大地測量基準(zhǔn)建設(shè)，在南極中山站、長城站建立了導(dǎo)航衛(wèi)星跟地面跟蹤站、常年驗(yàn)潮站以及絕對重力點(diǎn)。從1992年開始開展了南極航空攝影測量工作，獲得了拉斯曼丘陵和菲爾德斯半島地區(qū)航空影像圖和航測地形圖。完成了南極遙感參數(shù)的現(xiàn)場采集、合作目標(biāo)的布設(shè)、現(xiàn)場標(biāo)定等工作，并開展了遙感測圖、冰流速和冰雪變化等研究。測繪和編制了覆蓋南極近30萬平方公里的各類地圖400多幅，命名了300多條南極地名。具體內(nèi)容有：南極板塊運(yùn)動(dòng)與冰川運(yùn)動(dòng)監(jiān)測研究；南極冰川和冰架運(yùn)動(dòng)監(jiān)測；南極航空測量技術(shù)研究；衛(wèi)星遙感制圖和特殊冰貌分析；多源遙感數(shù)據(jù)冰流速、冰架、海冰變化監(jiān)測；衛(wèi)星測高技術(shù)用于冰蓋高程及其變化探測；基于衛(wèi)星重力的南極冰雪物質(zhì)平衡估算；基于GNSS技術(shù)的南極電離層和對流層研究；南極地理信息系統(tǒng)與應(yīng)用和極地信息化服務(wù)等。我國南極GIS的發(fā)展目前處在空間數(shù)據(jù)、應(yīng)用模型和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的集成階段，還在逐步建立可互操作的南極空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，為南極制圖、考察管理、科學(xué)研究、科考決策提供空間數(shù)據(jù)資源。隨著對“數(shù)字地球”認(rèn)識(shí)的不斷加深，未來南極GIS的研究也將向“數(shù)字南極”的方向發(fā)展，從目前對極地空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的可視化表現(xiàn)，向異構(gòu)數(shù)據(jù)庫互操作集成和基于知識(shí)的極地智能專家系統(tǒng)發(fā)展。通過多學(xué)科交叉、新技術(shù)應(yīng)用，開展全球尺度的系統(tǒng)性、集成性研究已成為國際趨勢。全球及南極環(huán)境監(jiān)測研究，需要在衛(wèi)星遙感，現(xiàn)場地面觀測網(wǎng)絡(luò)，機(jī)載平臺(tái)觀測，模型、同化和再分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等方面不斷探索，不斷利用新技術(shù)和新方法，減少現(xiàn)有研究的不確定性，增強(qiáng)定量監(jiān)測南極冰雪環(huán)境變化的能力。

《南極冰川學(xué)考察與研究》領(lǐng)域包括我國南極冰川學(xué)考察與研究逐步經(jīng)歷的學(xué)習(xí)、自主建設(shè)及快速發(fā)展階段，目前已經(jīng)初步形成了涵蓋雪冰物理、雪冰化學(xué)、衛(wèi)星遙感等多學(xué)科綜合發(fā)展體系。長城站、中山站、昆侖站和泰山站的建成，逐步完善了冰川學(xué)考察后勤支撐體系，為進(jìn)一步開展深冰芯等冰川學(xué)考察研究奠定了重要基礎(chǔ)。目前我國已經(jīng)在昆侖站實(shí)施深冰芯鉆探，取得數(shù)百米寶貴的冰芯。我國南極冰川學(xué)一系列重要成果的獲得及研究隊(duì)伍的建設(shè)，使我國成為世界南極冰川學(xué)研究中的一支重要力量。具體的新進(jìn)展有：東南極冰蓋演化及其氣候效應(yīng)；南極冰蓋物質(zhì)平衡與海平面變化；南極雪層溫度研究；南極雪冰穩(wěn)定同位素研究；南極雪冰化學(xué)研究；Dome A深冰芯科學(xué)工程（深冰芯鉆機(jī)系統(tǒng)研制，深冰芯鉆探場地建設(shè)）等。在不遠(yuǎn)的將來，還將開展系列綜合調(diào)查計(jì)劃，如中山站—DomeA斷面以及航空地球物理調(diào)查計(jì)劃；冰架與海洋相互作用—埃默里冰架熱水鉆研究計(jì)劃等。

極區(qū)是太陽風(fēng)能量進(jìn)入地球空間的入口，因此成為開展日地空間物理觀測和空間天氣監(jiān)測最理想的地區(qū)。我國開展的《南極高空大氣物理學(xué)觀測與研究》內(nèi)容包括：我國在南極長城站開展的電離層和地磁觀測，在中山站建立了國際先進(jìn)的極區(qū)高空大氣物理觀測系統(tǒng)，觀測要素涵蓋極光、電離層和地磁，并與北極黃河站構(gòu)成了國際上為數(shù)不多的極區(qū)共軛觀測對。以極區(qū)觀測為基礎(chǔ)，我國在極光、極區(qū)電離層、極光和粒子沉降、極區(qū)等離子體對流、空間等離子體波、空間電流體系和極區(qū)電離層—磁層數(shù)值模擬等方面取得了一系列研究成果，主要進(jìn)展包括：首次觀測到極蓋區(qū)等離子體云塊的完整演化過程；發(fā)現(xiàn)中山站電離層F2層的磁中午異常現(xiàn)象；首次得出日側(cè)極光多波段強(qiáng)度綜觀統(tǒng)計(jì)特征；首次觀測到極區(qū)電離層對流和日側(cè)極光隨SC的瞬變效應(yīng)；在外極隙區(qū)發(fā)現(xiàn)Pc2離子回旋波的激發(fā)；建立了極區(qū)電離層的三維時(shí)變模型，較好地解釋了南極中山站的“磁中午異?！爆F(xiàn)象和極蓋區(qū)等離子體云塊的形成與演化過程。具體研究內(nèi)容有：極區(qū)電離層；極光和粒子沉降；極區(qū)等離子體對流；空間等離子體波的源區(qū)與傳播特征；極區(qū)地磁與電流體系；極區(qū)空間天氣；極區(qū)電離層—磁層數(shù)值模擬等。

《南極隕石研究與天文學(xué)觀測》包括我國第十五次南極科學(xué)考察中，首次在格羅夫山發(fā)現(xiàn)4塊隕石，隨后的6次格羅夫山考察共回收隕石12065塊，躍居世界第三。大量南極隕石的發(fā)現(xiàn)，為我國隕石學(xué)和比較行星學(xué)提供了極為珍貴的其他天體樣本，也為我國月球和火星等深空探測工程科學(xué)目標(biāo)的制定和實(shí)現(xiàn)發(fā)揮重要作用。在隕石回收管理方面，我國成立了“南極隕石專家委員會(huì)”，建立完備的隕石收藏、調(diào)用、研究成果的管理制度。我們還成立了南極隕石分類小組，組織多個(gè)中科院、大學(xué)的科研機(jī)構(gòu)參與隕石的基本分類定名工作，迄今已完成隕石分類樣品總數(shù)達(dá)2436個(gè)，并得到國際隕石學(xué)會(huì)隕石命名委員會(huì)的批準(zhǔn)?？茖W(xué)家對其中一些珍貴的隕石樣品如火星隕石、灶神星隕石、原始球粒隕石中的太陽系外組分進(jìn)行了深入研究，取得了一批高水平的研究成果。

從2007年開始我國在昆侖站逐步建成的冰穹A天文觀測基地，臺(tái)址監(jiān)測獲得了大氣湍流、透過率、天光背景等關(guān)鍵天文臺(tái)址參數(shù)。分析表明，冰穹A具有優(yōu)越的光學(xué)/紅外和太赫茲觀測條件，是目前上最好的天文臺(tái)址，提供了準(zhǔn)空間的天文觀測環(huán)境。冰穹A的天文選址活動(dòng)被《自然（nature）》《科學(xué)（Science）》《美國國家地理（National Geographic Magazine）》等國際主流媒體進(jìn)行了全方位的報(bào)道。在冰穹A開展的中小口徑望遠(yuǎn)鏡巡天觀測也已在天文學(xué)研究取得重要階段性進(jìn)展。特別是通過變星搜尋確定了一批太陽系外行星候選者，等待后續(xù)觀測確認(rèn)。在相接雙星的結(jié)構(gòu)和活動(dòng)研究上，首次觀測到來自該類天體的系列劇烈耀斑爆發(fā)和長壽黑子。這些研究成果都發(fā)表在如《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）》《天體物理雜志（The Astrophysical Journal）》及《天體物理雜志增刊（The Astrophysical Journal Supplement）》等國際頂級(jí)天文學(xué)術(shù)期刊上。

中國南極昆侖站天文臺(tái)將主要面向21世紀(jì)最重要也是最迫切的重大科學(xué)問題——暗物質(zhì)和暗能量、高紅移宇宙、恒星與星系的形成和演化以及系外行星和生命起源等?！笆濉逼陂g提議建設(shè)的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)具備可以與國際上尚在計(jì)劃中的其他巡天望遠(yuǎn)鏡（如歐洲的EUCLID空間望遠(yuǎn)鏡）相匹敵的觀測功能，在某些重要方面（如2～4m深度巡天和太赫茲波段觀測）甚至具有超越國際上計(jì)劃中的下一代望遠(yuǎn)鏡的功能，將對天文學(xué)和基礎(chǔ)物理的眾多前沿領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。紅外和太赫茲巡天將發(fā)現(xiàn)的大量新天體和新現(xiàn)象也將成為其它大型地面望遠(yuǎn)鏡和空間望遠(yuǎn)鏡的重要研究對象，為中國天文學(xué)家提供許多寶貴的天文觀測目標(biāo)，在下一輪國際天文研究的競爭中取得優(yōu)勢。

對中國南極陸地系統(tǒng)科學(xué)戰(zhàn)略的思考

雖然我國進(jìn)入南極相對較晚，但是起點(diǎn)高，發(fā)展速度快。中國科學(xué)家已經(jīng)從最初竭力跟隨發(fā)達(dá)國家科研主流，發(fā)展到在多數(shù)科學(xué)領(lǐng)域與他們“并肩跑”，甚至有些領(lǐng)域到達(dá)“領(lǐng)軍跑”的態(tài)勢。我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)培育并擴(kuò)大我國南極科學(xué)研究在這些領(lǐng)域的優(yōu)勢，慎重選擇并積極參與當(dāng)前國際最有影響力的大科學(xué)主題，持續(xù)集中投入力量，盡快在更多領(lǐng)域能夠站在科學(xué)高點(diǎn)。只有處在科學(xué)制高點(diǎn)，才能夠在“南極研究科學(xué)委員會(huì)”等國際舞臺(tái)上有更多話語權(quán)，更好地維護(hù)國家民族在南極的重要權(quán)益。展望未來，中國南極陸地系統(tǒng)科學(xué)考察一定會(huì)在冰穹A的深冰芯鉆探、昆侖站的天文觀測研究、甘伯采夫透冰地質(zhì)鉆探、格羅夫山冰下湖鉆探、愛莫里冰架鉆探、南極無冰區(qū)古氣候環(huán)境的地球化學(xué)研究、南極天地然震觀測，南極地質(zhì)演化與礦產(chǎn)資源調(diào)查等領(lǐng)域取得令人矚目的新成果。

盡管對南極的自然資源的調(diào)查與勘探工作十分有限，但科學(xué)家們已經(jīng)初步了解到南極的確擁有豐富的資源?？紤]到國際形勢變化日益加快，演化方向難以預(yù)料，因此我們國家應(yīng)當(dāng)做到對于南極資源心中有數(shù)，以備不時(shí)之需。同時(shí)，對于南極環(huán)境現(xiàn)狀的基本數(shù)據(jù)，例如站區(qū)環(huán)境本底值等，也要盡快并盡量詳細(xì)地掌握。

從一個(gè)長期從事南極考察的科研人員角度，筆者特別體會(huì)到，國家對南極考察研究提供穩(wěn)定的科研投入是多么重要。只有穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)支持，我們才能維系穩(wěn)定的科研隊(duì)伍，不間斷地獲得高水平科研成果，才能培育出老中青配制合理的穩(wěn)定科研隊(duì)伍，在與國際同行的競爭中保持穩(wěn)定的活力，更好地發(fā)揮已有優(yōu)勢，更快地克服關(guān)鍵的短板，進(jìn)一步提高我國南極科學(xué)研究的效率。

綜觀目前我國南極考察的現(xiàn)狀，最大的瓶頸在于后勤保障能力不足?？茖W(xué)家赴南極現(xiàn)場的名額十分有限，即便到了南極，許多野外科學(xué)活動(dòng)也無法執(zhí)行，處處掣肘。因此，從國家層面盡快加強(qiáng)我國極地考察的后勤保障能力，是當(dāng)前發(fā)展我國極地事業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。如果在未來5到10年內(nèi)，我們能夠增加新的極地考察破冰船，增加數(shù)架固定翼飛機(jī)和直升機(jī)，建設(shè)高水平的無“或少”排放考察站，增加雪地車和雪地摩托車數(shù)量，中國極地考察事業(yè)將以前所未有的規(guī)模和速度迅猛發(fā)展，盡快從目前的極地大國向極地強(qiáng)國轉(zhuǎn)變。

雖然中國在南極科學(xué)研究領(lǐng)域取得了豐碩的成果，但在國際南極研究科學(xué)委員會(huì)（SCAR）和南極條約體系（ATS）的各種國際會(huì)議上似乎很少聽到中國人的聲音，因而在國際極地事物中缺乏國家的影響力和決策力。分析原因，其一是我國參加南極活動(dòng)較晚，其二則是英語不屬于我們的母語，許多中國代表在會(huì)場上的迅速理解、反應(yīng)和及時(shí)表達(dá)都相對困難些。此外，還有一個(gè)以前沒有注意到的現(xiàn)象，就是那些當(dāng)前在南極國際舞臺(tái)上極為活躍的發(fā)達(dá)國家代表，基本屬于具有一定科學(xué)背景，以前做出過一定科學(xué)貢獻(xiàn)的科學(xué)家。他們現(xiàn)在已經(jīng)變成以外交活動(dòng)為主的職業(yè)“科學(xué)外交家”了。這些人無形中成了大型國際科學(xué)合作項(xiàng)目的倡導(dǎo)者和組織者，并最終成為國際南極科學(xué)活動(dòng)的領(lǐng)導(dǎo)者。針對這種情況，建議我們也應(yīng)當(dāng)有意識(shí)有計(jì)劃有針對性地培養(yǎng)一批有一定科研背景的中國“南極科學(xué)外交家”，逐漸在國際極地組織中擔(dān)任高級(jí)職務(wù)，在大型國際合作科學(xué)計(jì)劃中成為領(lǐng)導(dǎo)者。這樣就可以更好地?cái)U(kuò)大我國的國際影響力，使我國南極的科學(xué)貢獻(xiàn)在國際舞臺(tái)上有更及時(shí)更有效表現(xiàn)，同時(shí)也更好地展示中國作為一個(gè)負(fù)責(zé)任大國在南極的積極形象。

（本文是在國家海洋局極地考察辦公室和中國極地研究中心組織編寫的《中國極地科學(xué)研究30年進(jìn)展叢書》的基礎(chǔ)上撰寫的，文中引用了秦為稼、楊惠根、趙越、孫立廣、卞林根、何劍鋒、徐成麗、王澤民、李院生、胡紅橋、王力帆、繆秉魁等同志編寫的素材，在此一并表示感謝！）

責(zé) 編∕楊昀赟