极地科考,中国砥砺奋进

Rui Jujiao
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我
国对南极开展科学考察始于20世纪80年代初，最初是以国际合作的形式开展的，当时我国派董兆乾、张青松2位科研人员
赴澳大利亚的南极凯西站度夏考察。

直到1984年，我国才首次自己组织了南极科学考察，并建立了首个南极考察站。

截至目前，我国已建成南极科考站共4个，分别是长城站、中山站这两个常年科学考察站和昆仑站、泰山站这两个度夏科学考察站。

随着我国新一代的破冰船“雪龙2号”和固定翼飞机“雪鹰601”入列南极科考，以及即将建成的罗斯海新站，我国即将形成“五站两船一飞机”的南极科学考察与研究支撑体系，为极地科学研究奠定更坚实的基础。

冰盖高处起昆仑
南极内陆冰盖之上，有4个“必争之点”：极点、冰点、磁点和高点。

在2009年之前，前三者分别由美国、俄罗斯和法国领先，只有“高点”冰穹A，还在等待着人类历史性的跨越。

穿越恶劣的暴风圈，战胜酷寒的死亡禁区，一路跋涉，一路凯歌。

2009年1月27日，在“南极大陆不可接近之地”冰穹A 点上，我国成功建立起昆仑站，成为人类南极科学考察史上的一个里程碑。

对于世界而言，昆仑站是一个特殊地理意义上的标志性建筑。

对于中华民族来说，这是在南极建立起来的精神坐标。

南极冰穹A 点冬天的温度有时会达到−80℃，昆仑站是南极海拔最高，也是最冷处的科考站。

昆仑站的落成，标志着我国已成功跻身国际极地考察的“第一方阵”，成为继美、俄、日、法、意、德之后,在南极内陆建站的第7个国家。

冰穹A 地区大气稀薄、空气干燥，没有污染以及低背景辐
文/韩正兵（自然资源部第二海洋研究所）
中国南极科考站分布图
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科学24小时Science in24hours2020年第02期1992-2017年间南极冰层和冰架厚度的平均变化趋势
（Shepherd等2018年发表于全球顶级期刊Nature）
虚线（81.5°S）以北为1992-2017年，以南为2010-2017年
射，是地球上进行天文观测的最佳位置之一。

在建设之初，中国科学院南极天文中心与国际
上其他研究机构合作建立了一个临时的远程观测站，称为“柏拉图”。

“柏拉图”的仪器中还包
括首批安装到昆仑站的中国小望远镜阵列（CSTAR）。

这些望远镜在银河系星系中发现了各
种各样的恒星，有些甚至连美国宇航局的开普勒太空望远镜都无法观测到。

除了天文观测，在南极昆仑站钻取地下约3200米处的深冰芯是另一项重要的科研目标。

极地冰芯是过去气候环境状态的良好记录体，通过研究冰芯的化学和物理特性，能够提取出
过去数年到百万年来的气候环境演化规律，对于认知当前地球所处的气候阶段、推演未来的
气候变化趋势和增强人类应对气候变化的能力具有重要意义。

冰川学家期望利用在冰穹A
点钻取的冰芯重建南极过去100万年的气候与环境演变信息，阐明地球气候变化的机制，发
现地球历史上可能曾经出现的生命以及生态系统。

截至2019年,经过6个钻探季度的工作,
已成功将钻探深度推进至800米，为极地冰川学研究提供了宝贵的科研样品，也为我国极地
深冰芯钻探技术研究积累了宝贵经验和第一手的数据资料。

此外，我国冰川学家在甘布尔
采夫山脉局部典型区域对冰下地形进行了详细勘测，揭示出了南极冰层下甘布尔采夫山脉
核心区域高山纵谷的原貌地形，在国际上首次提供了南极冰盖起源和演化的直接证据。

南极冰架成研究热点
南极科考是衡量一个国家力量的重要标志。

在全球气候变暖加剧的背景下，人类最紧迫的任务是充分了解南极冰盖，以减少海平面
变化的不确定性。

近年来南极和格陵兰冰盖发生的多起冰架崩塌事件，引起了社会公众的
广泛关注。

2017年，位于威德尔海的拉森C冰架发生断裂，面积超过5800平方千米、厚度超过200
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米，代号为“A-68”的超大冰山从此进入南大洋。

尽管因为冰架原本就是漂浮在海面上，冰架的崩塌不会造成全球海平面的升高，但随着后续冰川的流入，缺乏稳定支撑的冰架可能会变得更加脆弱。

如果拉森C冰架所有的冰都流入海洋，则会引起全球海平面上升10厘米。

在2019年9月下旬，我国南极中山站附近的埃默里冰架也发生了崩塌，1636平方千米的冰山进入海洋，这是自20世纪60年代以来该冰架断裂的最大冰山。

即便不考虑海平面上升的影响，如此庞大的冰山也会对未来的航线造成危害，尤其会影响到在中山站附近进行科考和补给的“雪龙号”和“雪龙2号”极地考察船。

国际上已制定并实施了多项针对冰架的研究计划，试图找出南极冰川消退的原因。

随着研究的深入，越来越多的证据表明，南大洋偏暖的深层水入侵至冰架底部才是冰架不稳定的真凶。

但由于对海洋尤其是冰架底部的海洋的观测仍然十分匮乏，科学家们无法准确评估和预测未来南极冰盖的物质平衡，以及对未来海平面变化的影响。

不过，南大洋在这些过程中所扮演角色的重要性是不言而喻的，南大洋是世界唯一东、西贯通的大洋，其海冰区是南极底层水和其他南极水团的形成源地，在全球热盐环流中具有举足轻重的地位。

作为地球系统的重要组成部分，南极系统包含大气、冰雪、海洋、陆地和生物等多圈层，又通过大气和海洋环流的经向传输与低纬度地区紧密联系起来，在地球系统的能量交换及环境和气候的演变中扮演着重要的角色。

我国在南大洋调查成果丰硕
南大洋为地球上的洋盆之间和全球海洋环流上层和底层之间提供了主要的联系通道，并对气候型式、碳与营养盐循环有很强的影响，其变化会引起全球范围的响应。

最新的观测资料表明，南大洋对于碳的吸收减缓了全球变化的速度，但却加剧了海洋的酸化；南极底层水具有明显的增暖和淡化趋势；西南极海域的海冰严重消退。

随着物理和化学环境的变化，南大洋的生态系统也相应发生着变化。

但是人类只靠短期和不连续的观测来了解南大洋的变化十分困难，仅凭建立考察站根本无法完成对海洋，尤其是远离南极陆地的远洋，进行观测与研究的任务。

而且，尽管在过去几十年中，海洋观测技术得到了长足的发展，但基于船载的海洋学仍然是高质量和高垂直分辨率地获得海洋全水柱物理、化学和生物学参数的唯一方法,船载海洋调查对于记录整个水柱中的海洋，特别是2000米以下的深海至关重要。

以全球海洋船载水文调查计划(GO-SHIP)和“南极海洋综合观测计划（SOOS）”为代表的国际计划是目前及今后一个时期国际合作的主流，如果想要深度参与到南极活动中，那么就需要可靠的极地破冰船来支撑现场的海洋科学调查与研究。

《巴黎气候协定》签订后，各国政府需要有效评估全球变化的未来趋势，这就急需一个准确的地球系统模式，而模式的确定则依赖于实际观测数据的约束。

在地球系统中，南极的观测数据最为匮乏，不确定性最大，如果不能补齐这个短板，也就意味着我们在应对气候变化时无法为政府决策提供关键的支撑。

此外，南大洋是全球二氧化碳最重要的汇区，南大洋吸收的碳增多则
“海洋一号C”卫星获得的南极埃默里冰架崩解遥感影像图14
科学24小时Science in24hours2020年第02期
会导致海洋酸化，而这对南大洋的海洋生态又将造成怎样的影响仍然无法得知。

随着南大洋变暖，关键物种磷虾的种群将会发生怎样的变化，这种变化会对企鹅、海豹和鲸鱼这些顶级捕食者产生怎样的影响，这些问题仍然需要大量的观测和研究才能回答，而未来南大洋的渔业资源是否会受到气候变化的威胁更是人们所关心的重要问题。

这需要突出对南大洋的科学关注，通过全球在南极研究领域的相互协作，共同应对这些重大的科学挑战。

我国立足全球变化制定并实施了多项针对南大洋的考察与研究计划。

围绕“南大洋环流与水团变异”、“生物地球化学循环与碳通量”、“南大洋生物生态学”、“南极海冰观测与研究”和“海-冰-气相互作用”等研究课题，以普里兹湾及其邻近海区为重点调查区域，进行了长期固定断面的调查，使我国成为这一地区掌握资料最全面的国家之一。

尽管我国进入“南极圈”较晚，但35年来我国科学家在南大洋研究领域取得的科研成果已经开始引起世人的瞩目，甚至在某些领域已迈入了国际前列，取得了一批重大研究成果。

如在南极大磷虾基础生物学研究上，解决了困扰国际学术界多年的大磷虾年龄判断指标问题，并提出用磷虾体长与眼径比率作为检测南大洋生态系统动态变化的指示因子。

而我国学者利用资料的优势，在普里兹湾及其以北洋区的水团和环流研究中，作出了可比肩国际水平的重要贡献。

他们对南大洋普里兹湾及印度洋扇区相邻海域的碳、氮等生源要素的生物地球化学循环进行了深入的探讨，揭示了该区域主要生源要素生物地球化学的作用特征和行为方式，建立了海洋碳循环和碳通量估算的技术和方法，对极区碳循环的变化及其气候效应作出了初步评估，为全球气候预测模式的优化提供了重要的依据。

环境与资源已成为制约全球社会发展的重大瓶颈，南极独特的环境和丰富的资源为维系人类社会的发展提供了广袤的空间。

对南极开展深入的科学研究，提升了我国极地科学研究的水平，必将为我国极地事业的发展发挥重要作用。

从1984年首次南极考察至今，35年来，一代又一代中国考察队员奔向最远的南方，从“为人类和平利用南极作出贡献”到“认识南极、保护南极、利用南极”；从“向阳红10号”科考船首航南极到“雪龙号”和“雪龙2号”破冰船“双龙探极”；从第一面五星红旗在南极洲上空飘扬到考察站建立在南极冰盖之巅……这一切见证着中国进入极地考察大国行列，并向强国迈进的步伐。

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