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中国极地科考35年:到世界尽头 探无人之境

发布时间:2019-10-29 10:05:36 人气:3228


"我觉得自己好像精力无穷,渴望拥抱这片广袤无人区。"

54岁的中国极地研究所副所长孙波仍然清晰地记得22年前他第一次踏上南极大陆时脚下的冰雪嘎吱声。

这是中国南极探险队第14次踏上南极洲。回想起来,孙波当时把目光投向了南极,只有在接下来的八年中他去了南极之后,他才真正走上了持续了22年的极地科学研究之路。

从1984年第一次南极探险到现在,几代中国科学家冒险进入极地地区,从五星红旗第一次插上南极,到在南极内陆冰盖最高点建立探险站。从缺乏专业的极地研究船到陆、海、空的三维协同作业;从带回第一个南极陨石样本到领导南海系统研究。

三十五年前,我仍然记得我第一次进入南极的那一天。一个月后,中国南极探险队将第36次出发。目的地仍然是遥远而神秘的极地大陆。

强大的内陆队正在出发基地整装待发。中国极地研究所李航照片

“这是南极。没有意外是意外。”

位于南极洲中山站外海域的一座大冰山在海里“一个接一个地翻转”,但它扰乱了6000米外中山站的海岸。

那是1997年2月2日。南极探险队员连续卸货的一天很少闭着眼睛坐在岸边休息。突然,传来一声巨响。海浪连续不断地向岸边涌来,冲击着岸边的小冰山和浮冰,并上下跳跃。大家立即跳了起来,拔河拼命拉着缆绳营救停靠在岸边的“中山船”和“长城船”。

”一股巨浪袭来,掀翻了所有人,顽强的队友们立刻站了起来。多亏了每个人的努力,这条船才没有被撞毁。”

这是中国第十三次南极探险队队长兼首席科学家陈立奇曾经目睹南极发生“冰山翻转”的致命危机。

南极洲的危机总是在上升。第31次南极探险队的年轻成员李航记录了他在南极的500天生活。他在书中写道:“这是南极。没有意外是意外。”

2015年5月24日,中山站所在的拉曼山地区正式进入极地之夜。太阳两个月内不会再升起。这是李航在南极洲的第一个冬天。

“此时的南极大陆几乎完全与地球隔绝,任何工作疏忽,到这个时候都会成倍增加。通信、发电或食物保存方面的任何失败都将是越冬玩家面临的严峻生存考验。”李航说。

麻烦很快就来了。

在例行的车站巡视中,李航和他的队友发现一个装有食物的冷藏容器出现电路故障,导致储存在容器中的蔬菜如卷心菜、萝卜、土豆等大面积腐烂。经过一番“营救”,几筐卷心菜终于被装进一筐。他们将提前没有稳定的新鲜蔬菜供应。

李航深受感动,“很难想象,由于南极洲特殊的地理位置,最初的粮食危机仍在肆虐。”

剩下的越冬队员的每一次户外运动都是一次抵御眼前危险的机会。由风和雪筑成的雪坝可能会使人陷入齐腰深的雪中。隐藏在雪下的冰裂缝随时会把人们拖入无底的海水中。如果你走得更远,你很可能会在荒凉的冰原上迷路。

由于长期在与世隔绝的极端环境中工作和生活,再加上极端夜晚的漫长黑暗,越冬队员仍面临多重心理测试。

“在极地荒原,我们必须克服适应现代文明的内心情感,克服有限资源和个人需求之间的矛盾。”孙波说,更重要的是,团队成员仍然必须面对释放的心和有限的场景之间的游戏。

“南极大陆是一个巨大的冰盖,面积超过1200万平方公里。每个人都想从心底拥抱这个广阔的空间。然而,恶劣的自然环境决定了有限的活动空间,科研团队成员必须在有限的区域内工作,从而造成心理损失。”

因此,每年,科学团队成员都必须经过严格的选拔和培训,才能踏上南极之旅。

团队成员站在团队的容器上,仰望星空。中国极地研究所李航照片

从乔治王岛到冰盖顶部

夏利民是每年访问南极洲的许多有经验的“老南极洲”探险队员之一。

作为第36次南极考察的领导人,国家海洋局极地考察办公室副主任夏利民将于今年10月第8次前往南极。

“又去南极了。”回顾20多年极地探险期间在南极度过的日日夜夜,夏利民最难忘的经历是在南极内陆冰盖最高点建造昆仑站。

2008年10月,以夏利民为副队长的中国第25次南极探险队在南极完成了一项艰巨的任务。他们将在南极冰盖上建造中国第一个内陆南极考察站——昆仑站。

昆仑站冰穹(Ice Dome)一带位于南极内陆冰帽的最高点,冰厚超过4000米。年平均温度为-58.4度,冬季温度低于-80度。由于其恶劣的气候环境,它被国际南极研究界称为“人类无法到达的极点”。

车站的建设从一开始就遇到了事故。“车站施工材料由“雪龙”运至中山站,再由雪地汽车运至内陆施工站。我没想到一辆雪地车会意外沉入大海,在旅途中雪地车一辆接一辆地抛锚,导致卸货暂时停止。”夏利民回忆说,由于缺乏运输能力,团队成员只能驾驶雪地车和拉着堆满材料的雪橇来来回回。

从中山站到昆仑站所在的冰穹A区,有1300公里。十二辆雪地车拉着600多吨材料,延伸2公里,在危机重重的冰原上前行。夏利民记得他开着一辆92吨重的卡特拖车。“开车需要高度集中注意力。那时,我的精力达到了极限,我开车休克了。”

经过1300公里的长途跋涉,空间站和科学设备最终被运送到南极冰盖的最高点。克服严寒、缺氧和身体限制,20多天后,中国第25支南极探险队在难以接近的南极冰盖最高点完成了昆仑站。

现在,南极内陆探险队每年都在昆仑站进行夏季探险。“昆仑站作为中国的第三代站,在通信、能源和新材料的使用方面已经达到领先地位。它甚至有一个类似空间站的原型。”孙波说。

除了冰盖顶部的昆仑站,常年站中山站和长城站也在逐步更新。现代从地板到天花板的建筑已经取代了集装箱群。先进的加热系统使中山站精确地保持在24℃的温度。

更值得期待的是,中国第四代南极研究站已被证实在罗斯海域建立。

孙波表示,新一代电站将率先使用风能、太阳能和氢能等新一代清洁能源。“最大的特点是智能化,较少的人停留在现场,更多的科学观察依赖于自动化。想象一下,在未来,我们将能够坐在实验室里了解南极研究站的运作,并通过遥控操作南极调查和观察活动。”

中国南极探险队的前辈们在乔治王岛上建立中国第一个探险站——长城站已经35年了。

雪龙正在南极水域破冰。中国极地研究所李航照片

南极探险的第一天

时间可以追溯到1984年夏天。当时,在中国成为《南极条约》缔约国后不久,中国开始为其第一次南极考察做准备,并计划在南极洲建立一个考察站。

如何到达南极是南极探险中要解决的第一个问题。在当时的国情下,几乎不可能建造或购买一艘专业的南极考察船。然而,第一次南极探险“迫在眉睫”,探险队做出了一个冒险的决定,将远洋科学考察船“向阳红10号”和“j121号”改装到南极。

当时,从中国到南极洲没有现成的路线。经过反复研究,探险队确定了最近的南极路线。这无疑是中国首次南极探险和“向阳红10号”和“j121号”船只的探险。

航行中最危险的部分也是从中国到南极的唯一途径。这是南半球的西风带,被称为“咆哮40”。

“船在暴风雨中剧烈颠簸。船体倾斜了。扭曲和咆哮的船壁波浪撞上船体,使人们害怕得发抖。”第一次南极考察的船长郭坤在日记中回忆说,“向阳红10号”和“j121号”在暴风骤雨的西风带航行了6天之后,终于通过了这次航行中最危险的部分。

经过37天艰难的航行,第一支中国南极探险队终于抵达南极洲。没有时间欣赏神奇的极地风光,它立即开始探索长城站的遗址,卸载和运输车站建设所需的材料,并匆忙建造码头。

郭坤在日记中详细记录了这场26天的惨烈战争。

在南极洲建造一个空间站经常受到“上帝”的考验。三天两头,有“四分之一”的雪、风、雨和雾。

一天早上,一场暴风雨袭击了正在建设中的长城站。主楼屋顶上的防水铁皮被强风掀起。如果不及时营救,铁片将被风暴卷走。在营救的情况下,队员们必须爬到5米高的屋顶上,这是非常危险的。最后,八名选手戴上防风眼镜,系上安全绳,由一人修理,另一人保护。用了一个多小时才把刮下来的防水铁皮钉在屋檐上,挽救了新建的房子。

经过26天的时间赛跑,长城站于1985年2月14日竣工。在这26天里,建造空间站的团队成员“从来没有上山,从来没有下过海滩,从来没有离开过海湾,从来没有去过天空。”

“今天,30多年前在南极洲建立的第一代研究站虽然简陋,但似乎已经实现了到达南极洲并在那里生存的目标,支持了中国南极研究的第一步。”孙波说。

探险队在南极冰山上行走。中国极地研究所李航照片

“两极是全球变化的放大器”

近年来投入使用的极地研究船、极地研究站、极地内陆舰队和极地固定翼飞机构成了中国极地研究的四大支撑系统。

在过去的35年里,中国南极考察的装备不断完善,从“到达南极”到“研究南极”。无尽极地科学研究的“测试”是什么?

陈立奇认为,由于极地的原始性、敏感性、脆弱性和放大性,极地是全球变化的放大器。

孙波记得科学家们去南极时曾致力于他们感兴趣的问题。随着对极地认识的加深,中国极地科学研究开始安排多学科的“小组”行动。“过去,有些学科只研究冰川。现在他们需要研究大气如何作用于冰川,冰川如何反馈给大气,以及冰川和海洋如何相互作用。他们需要通过观察这样多层的相互作用过程来研究南极洲。”

这些变化也使中国的极地研究在某些领域引领世界,从跟随国际趋势走向与其他国家并行。

一个典型的例子是南大洋探险。“南大洋吸收了全球变暖产生的大量二氧化碳和热量,这是地球系统及其变化的关键。世界上所有国家都在不同地区开展了有关南大洋调查的相关研究。中国是第一个倡导对南海进行系统研究的国家。”孙波解释说,只有试图提出一个完整的南大洋物理动态框架,我们才能应对南大洋变化的全球影响。

在南极大陆,全球科学家最关心的问题之一是南极冰盖的变化。“南极大陆的99%被冰雪覆盖。如果南极洲所有的冰雪融化,全球海平面将上升60米以上。此外,将南极冰雪融化成淡水注入海洋,将对全球海洋环流产生重大影响,并重新分配全球温度变化。”

中国南极科学研究的主要研究之一是南极冰盖底部的动态过程如何影响冰盖的不稳定性。“我们一直有一个假设,即真正影响冰盖不稳定性的是冰层下的基岩具有‘微波炉效应’,持续释放的热量‘加热’冰盖底部,导致其融化和滑动。这可能会推翻冰盖的稳定性理论,这种变化也可能在几十年后突然改变。”

“简而言之,可能会给世界带来巨大变化的关键开关藏在南极冰盖的底部,等待科学家发现。”孙波说。

思考过后,他微笑着补充道,“这很复杂,但也很有趣,不是吗?”

在中山站的一个普通的早晨,检查组将很快开始他们一天的工作。中国极地研究所李航照片

双龙探针杆

这一次,新生的破冰船“龙雪2号”和新完成的“龙雪号”将很快带着400多名科学考察队员前往南极。这是中国近30年来最大的南极探险。

今年7月,“龙雪2号”在上海服役,并正式加入中国极地探险序列。作为中国首艘自行建造的极地科学研究破冰船,“龙雪2号”让每个人都等了太久。

为了确保航行安全,1986年,由一艘抗冰航母改装而成的极地号从向阳红10号上接管了南极探险队。与“向阳红10号”相比,“极地号”更强大,但当提到南极水域有密集的浮冰时,“极地号”似乎也供不应求。

直到1993年,中国从乌克兰购买了一艘多用途北极运输船,并根据科研需要进行了多次改装。这就是后来中国极地研究的“功勋战士”,即“龙雪”。

在我国唯一的极地科学研究破冰船“龙雪2号”诞生之前,“龙雪”已经服役25年,先后执行了22次南极任务和9次北极任务。

随着服役年限的增加,“雪龙”逐渐显示出疲劳的迹象。2014年,在参与营救被困的俄罗斯科研船肖卡尔斯基院士时,由于周围海域冰况的突然变化,龙雪被浓密的海冰围困。在此之前,在第25次南极探险中,雪龙也被困在冰区超过20天。

由于其破冰能力有限,龙雪只能在夏季极地冰川大面积融化时才能到达调查地点,但即使在夏季,它也无法深入北冰洋中部地区。南极中山站和长城站,以及未来要建设的更多研究站,都迫切需要一艘全新的极地研究破冰船。

经过10年的设计和建造,“雪龙2号”在她向我们走来之前,我们已经打了一千次电话并催促她。

这是世界上第一艘在船头和船尾使用双向破冰的科研船。它能在冰厚1.5米、雪厚0.2米的情况下,以2-3节的速度连续破冰,并能突破极地20米的冰脊。破冰能力的增强、甲板设备的耐低温性和隔热设计将原本仅限于夏季的调查扩展到了春季和秋季。

随着“雪龙2号”的诞生,中国极地研究将迎来“双龙探索”的新时代。今年10月,“雪龙2号”将首次与“雪龙”携手展开首次南极航行,共同开展中国第36次南极考察。

等待它将是来自极地的一次大考验。

一支阿德莱德企鹅经过探险队。中国极地研究所李航照片

[关于同一主题的问答]

新京报:你认为新中国成立70周年最大的变化和进步是什么?

国家海洋局极地考察办公室副主任夏利民:由于环境的极端性质,极地科学研究的密度和深度与人类正常生活的地区不同。中国极地科学研究起步较晚,但发展迅速。

三十五年前,我们是极地探险的“小学生”。现在,我们已经成为第二梯队的主力。从无知到空间站建设的开始,再到一些极地探险站的完成;从没有专业的科研船到高度功勋的“龙雪”,再到现在世界上最先进的“龙雪2”;从单个海域的观测到大规模海域的持续、长期独立调查,科学调查的深度和广度都在不断增加。在过去的35年里,我们正从一个极地探险大国走向一个强大的国家。

[参与者说]

极地探险为中国提供了全球气候控制计划

在我30年的极地探险中,我去过南极四次,北极五次。到达北极和南极的第一感觉是,几乎所有的事物都可以冠以“极点”这个词,比如极端的环境、极端的条件、巨大的冰层覆盖、极其难以到达、极其脆弱、极其敏感、极其不确定等。我有一次乘直升机飞越南极,低头看着下面巨大的冰原,仿佛一只小蜻蜓在飞,第一次感到自己很小。

但我也深深感到人类活动正在改变自然。

南极洲占地1400多万平方公里,是中国大陆面积的1.45倍。这里没有土著人,它距离人类居住的大陆至少有1000公里。然而,自20世纪80年代以来,一个面积超过2000万平方公里的臭氧空洞出现在这样一个孤立而干净的大陆上,长达30多公里。太阳的紫外线直接穿过这个洞进入南极洲,威胁到南极洲的生态环境。

臭氧洞背后的罪魁祸首是人造氟利昂气体,但是90%的氟利昂气体是在北半球排放的。它怎么能去南半球破坏南极环境呢?这是由于南极洲的极端环境和放大。

同样的扩增也发生在北极地区。工业化以来,人类活动释放到大气中的大量二氧化碳导致了全球变暖,北极地区的温度已经扩大到全球平均温度的2-4倍,导致海冰迅速融化。据估计,再过20年,到20世纪40年代,整个北冰洋的夏季海冰可能会完全融化。

地球的进化已经进入了人类时代。人类活动将对气候和生态系统产生全球性影响。然而,由于其原始性、敏感性、脆弱性和壮观,北极和南极地区是科学研究的天然实验室。它们也与全球环境变化、可持续经济发展、人类生存和命运密切相关,是地球留给人类的最后一道生态安全屏障。

经过30多年在南极和北极的探索,中国进一步加强了基础平台和能力建设。在南极和北极建立了五个科学考察站,拥有两艘极地破冰船和相对完整的后勤保障体系,形成了系统的国家极地科学考察队。我们的极地勘探目标需要围绕国家需求更加紧密地开展,科学地理解极地,和平利用极地,并为国际极地和全球气候治理提供中国的计划。

——陈立奇,前国家海洋局极地考察办公室主任,第一届北极科学考察队队长兼首席科学家

新京报记者吴交英

编辑陈思校对杨家宁、许立