極地科考，中國砥礪奮進

韓正兵

我國對南極開展科學(xué)考察始于20世紀80年代初，最初是以國際合作的形式開展的，當時我國派董兆乾、張青松2位科研人員赴澳大利亞的南極凱西站度夏考察。直到1984年，我國才首次自己組織了南極科學(xué)考察，并建立了首個南極考察站。截至目前，我國已建成南極科考站共4個，分別是長城站、中山站這兩個常年科學(xué)考察站和昆侖站、泰山站這兩個度夏科學(xué)考察站。隨著我國新一代的破冰船“雪龍2號”和固定翼飛機“雪鷹601”入列南極科考，以及即將建成的羅斯海新站，我國即將形成“五站兩船一飛機”的南極科學(xué)考察與研究支撐體系，為極地科學(xué)研究奠定更堅實的基礎(chǔ)。

冰蓋高處起昆侖

南極內(nèi)陸冰蓋之上，有4個“必爭之點”：極點、冰點、磁點和高點。在2009年之前，前三者分別由美國、俄羅斯和法國領(lǐng)先，只有“高點”冰穹A，還在等待著人類歷史性的跨越。

穿越惡劣的暴風(fēng)圈，戰(zhàn)勝酷寒的死亡禁區(qū)，一路跋涉，一路凱歌。2009年1月27日，在“南極大陸不可接近之地”冰穹A點上，我國成功建立起昆侖站，成為人類南極科學(xué)考察史上的一個里程碑。

對于世界而言，昆侖站是一個特殊地理意義上的標志性建筑。對于中華民族來說，這是在南極建立起來的精神坐標。南極冰穹A點冬天的溫度有時會達到?80℃，昆侖站是南極海拔最高，也是最冷處的科考站。昆侖站的落成，標志著我國已成功躋身國際極地考察的“第一方陣”，成為繼美、俄、日、法、意、德之后，在南極內(nèi)陸建站的第7個國家。冰穹A地區(qū)大氣稀薄、空氣干燥，沒有污染以及低背景輻射，是地球上進行天文觀測的最佳位置之一。在建設(shè)之初，中國科學(xué)院南極天文中心與國際上其他研究機構(gòu)合作建立了一個臨時的遠程觀測站，稱為“柏拉圖”。“柏拉圖”的儀器中還包括首批安裝到昆侖站的中國小望遠鏡陣列（CSTAR）。這些望遠鏡在銀河系星系中發(fā)現(xiàn)了各種各樣的恒星，有些甚至連美國宇航局的開普勒太空望遠鏡都無法觀測到。

除了天文觀測，在南極昆侖站鉆取地下約3200米處的深冰芯是另一項重要的科研目標。極地冰芯是過去氣候環(huán)境狀態(tài)的良好記錄體，通過研究冰芯的化學(xué)和物理特性，能夠提取出過去數(shù)年到百萬年來的氣候環(huán)境演化規(guī)律，對于認知當前地球所處的氣候階段、推演未來的氣候變化趨勢和增強人類應(yīng)對氣候變化的能力具有重要意義。冰川學(xué)家期望利用在冰穹A點鉆取的冰芯重建南極過去100萬年的氣候與環(huán)境演變信息，闡明地球氣候變化的機制，發(fā)現(xiàn)地球歷史上可能曾經(jīng)出現(xiàn)的生命以及生態(tài)系統(tǒng)。截至2019年，經(jīng)過6個鉆探季度的工作， 已成功將鉆探深度推進至800米，為極地冰川學(xué)研究提供了寶貴的科研樣品，也為我國極地深冰芯鉆探技術(shù)研究積累了寶貴經(jīng)驗和第一手的數(shù)據(jù)資料。此外，我國冰川學(xué)家在甘布爾采夫山脈局部典型區(qū)域?qū)Ρ碌匦芜M行了詳細勘測，揭示出了南極冰層下甘布爾采夫山脈核心區(qū)域高山縱谷的原貌地形，在國際上首次提供了南極冰蓋起源和演化的直接證據(jù)。

南極冰架成研究熱點

南極科考是衡量一個國家力量的重要標志。

在全球氣候變暖加劇的背景下，人類最緊迫的任務(wù)是充分了解南極冰蓋，以減少海平面變化的不確定性。近年來南極和格陵蘭冰蓋發(fā)生的多起冰架崩塌事件，引起了社會公眾的廣泛關(guān)注。

2017年，位于威德爾海的拉森C冰架發(fā)生斷裂，面積超過5800平方千米、厚度超過200米，代號為“A-68”的超大冰山從此進入南大洋。盡管因為冰架原本就是漂浮在海面上，冰架的崩塌不會造成全球海平面的升高，但隨著后續(xù)冰川的流入，缺乏穩(wěn)定支撐的冰架可能會變得更加脆弱。如果拉森C冰架所有的冰都流入海洋，則會引起全球海平面上升10厘米。

在2019年9月下旬，我國南極中山站附近的埃默里冰架也發(fā)生了崩塌，1636平方千米的冰山進入海洋，這是自20世紀60年代以來該冰架斷裂的最大冰山。即便不考慮海平面上升的影響，如此龐大的冰山也會對未來的航線造成危害，尤其會影響到在中山站附近進行科考和補給的“雪龍?zhí)枴焙汀把?號”極地考察船。

國際上已制定并實施了多項針對冰架的研究計劃，試圖找出南極冰川消退的原因。隨著研究的深入，越來越多的證據(jù)表明，南大洋偏暖的深層水入侵至冰架底部才是冰架不穩(wěn)定的真兇。但由于對海洋尤其是冰架底部的海洋的觀測仍然十分匱乏，科學(xué)家們無法準確評估和預(yù)測未來南極冰蓋的物質(zhì)平衡，以及對未來海平面變化的影響。不過，南大洋在這些過程中所扮演角色的重要性是不言而喻的，南大洋是世界唯一東、西貫通的大洋，其海冰區(qū)是南極底層水和其他南極水團的形成源地，在全球熱鹽環(huán)流中具有舉足輕重的地位。作為地球系統(tǒng)的重要組成部分，南極系統(tǒng)包含大氣、冰雪、海洋、陸地和生物等多圈層，又通過大氣和海洋環(huán)流的經(jīng)向傳輸與低緯度地區(qū)緊密聯(lián)系起來，在地球系統(tǒng)的能量交換及環(huán)境和氣候的演變中扮演著重要的角色。

我國在南大洋調(diào)查成果豐碩

南大洋為地球上的洋盆之間和全球海洋環(huán)流上層和底層之間提供了主要的聯(lián)系通道，并對氣候型式、碳與營養(yǎng)鹽循環(huán)有很強的影響，其變化會引起全球范圍的響應(yīng)。最新的觀測資料表明，南大洋對于碳的吸收減緩了全球變化的速度，但卻加劇了海洋的酸化;南極底層水具有明顯的增暖和淡化趨勢;西南極海域的海冰嚴重消退。隨著物理和化學(xué)環(huán)境的變化，南大洋的生態(tài)系統(tǒng)也相應(yīng)發(fā)生著變化。但是人類只靠短期和不連續(xù)的觀測來了解南大洋的變化十分困難，僅憑建立考察站根本無法完成對海洋，尤其是遠離南極陸地的遠洋，進行觀測與研究的任務(wù)。而且，盡管在過去幾十年中，海洋觀測技術(shù)得到了長足的發(fā)展，但基于船載的海洋學(xué)仍然是高質(zhì)量和高垂直分辨率地獲得海洋全水柱物理、化學(xué)和生物學(xué)參數(shù)的唯一方法，船載海洋調(diào)查對于記錄整個水柱中的海洋，特別是2000米以下的深海至關(guān)重要。以全球海洋船載水文調(diào)查計劃（GO-SHIP）和“南極海洋綜合觀測計劃（SOOS）”為代表的國際計劃是目前及今后一個時期國際合作的主流，如果想要深度參與到南極活動中，那么就需要可靠的極地破冰船來支撐現(xiàn)場的海洋科學(xué)調(diào)查與研究。

《巴黎氣候協(xié)定》簽訂后，各國政府需要有效評估全球變化的未來趨勢，這就急需一個準確的地球系統(tǒng)模式，而模式的確定則依賴于實際觀測數(shù)據(jù)的約束。在地球系統(tǒng)中，南極的觀測數(shù)據(jù)最為匱乏，不確定性最大，如果不能補齊這個短板，也就意味著我們在應(yīng)對氣候變化時無法為政府決策提供關(guān)鍵的支撐。

此外，南大洋是全球二氧化碳最重要的匯區(qū)，南大洋吸收的碳增多則會導(dǎo)致海洋酸化，而這對南大洋的海洋生態(tài)又將造成怎樣的影響仍然無法得知。隨著南大洋變暖，關(guān)鍵物種磷蝦的種群將會發(fā)生怎樣的變化，這種變化會對企鵝、海豹和鯨魚這些頂級捕食者產(chǎn)生怎樣的影響，這些問題仍然需要大量的觀測和研究才能回答，而未來南大洋的漁業(yè)資源是否會受到氣候變化的威脅更是人們所關(guān)心的重要問題。這需要突出對南大洋的科學(xué)關(guān)注，通過全球在南極研究領(lǐng)域的相互協(xié)作，共同應(yīng)對這些重大的科學(xué)挑戰(zhàn)。

我國立足全球變化制定并實施了多項針對南大洋的考察與研究計劃。圍繞“南大洋環(huán)流與水團變異”、“生物地球化學(xué)循環(huán)與碳通量”、“南大洋生物生態(tài)學(xué)”、“南極海冰觀測與研究”和“海-冰-氣相互作用”等研究課題，以普里茲灣及其鄰近海區(qū)為重點調(diào)查區(qū)域，進行了長期固定斷面的調(diào)查，使我國成為這一地區(qū)掌握資料最全面的國家之一。

盡管我國進入“南極圈”較晚，但35年來我國科學(xué)家在南大洋研究領(lǐng)域取得的科研成果已經(jīng)開始引起世人的矚目，甚至在某些領(lǐng)域已邁入了國際前列，取得了一批重大研究成果。如在南極大磷蝦基礎(chǔ)生物學(xué)研究上，解決了困擾國際學(xué)術(shù)界多年的大磷蝦年齡判斷指標問題，并提出用磷蝦體長與眼徑比率作為檢測南大洋生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化的指示因子。

而我國學(xué)者利用資料的優(yōu)勢，在普里茲灣及其以北洋區(qū)的水團和環(huán)流研究中，作出了可比肩國際水平的重要貢獻。他們對南大洋普里茲灣及印度洋扇區(qū)相鄰海域的碳、氮等生源要素的生物地球化學(xué)循環(huán)進行了深入的探討，揭示了該區(qū)域主要生源要素生物地球化學(xué)的作用特征和行為方式，建立了海洋碳循環(huán)和碳通量估算的技術(shù)和方法，對極區(qū)碳循環(huán)的變化及其氣候效應(yīng)作出了初步評估，為全球氣候預(yù)測模式的優(yōu)化提供了重要的依據(jù)。

環(huán)境與資源已成為制約全球社會發(fā)展的重大瓶頸，南極獨特的環(huán)境和豐富的資源為維系人類社會的發(fā)展提供了廣袤的空間。對南極開展深入的科學(xué)研究，提升了我國極地科學(xué)研究的水平，必將為我國極地事業(yè)的發(fā)展發(fā)揮重要作用。

從1984年首次南極考察至今，35年來，一代又一代中國考察隊員奔向最遠的南方，從“為人類和平利用南極作出貢獻”到“認識南極、保護南極、利用南極”;從“向陽紅10號”科考船首航南極到“雪龍?zhí)枴焙汀把?號”破冰船“雙龍?zhí)綐O”;從第一面五星紅旗在南極洲上空飄揚到考察站建立在南極冰蓋之巔……這一切見證著中國進入極地考察大國行列，并向強國邁進的步伐。