挺进极地

肖云飞

在科学界，南极、北极和青藏高原一起被称为“地球三极”，其特殊的地理位置，特有的生态、气候和自然环境变化，决定了极地在地球系统和全球变化中具有不可取代的重要作用。

南极地区，通常指60°s以南地区，包括南极大陆、亚南极岛屿和环绕南极大陆的南大洋；北极地区，通常指北极圈66°33'N以北地区，包括北冰洋、边缘陆地海岸带及岛屿。南极是一块被海洋包围的冰雪大陆；北极则是一片被大陆包围的冰雪海洋。

2007年初，在美国《福布斯》杂志公布的2006年世界十大旅游胜地排行榜中，南极，这个气候恶劣、人烟稀少的遥远大陆，竟然出人意料地排名第二。

随后开始的2007/2008“第四次国际极地年”，63个国家的5万多名科学家参与其中。

此情此景，不禁使人心生疑问，为何会出现极地热?对极地的探索会给我们的生活带来哪些影响?

这是一场“战争”

虽然极地遥远而陌生，但从国家战略的角度来讲，南北两极离我们并不遥远，因为它关系着全球变化和我们的未来，进行极地考察在政治、科学、经济、军事等方面都有深远而重大的意义。所以才会有科学家认为，极地科考是一场“战争”，谁丧失了极地这个“主战场”，谁就有可能丧失21世纪后半叶到22世纪的发展空间。

极地之争说到底是资源之争。

南北极蕴藏着丰富的能源、矿产和海洋生物资源，以及淡水资源，这些对于能源、食物和饮水短缺的当今世界，无疑非常珍贵。

尽管极地是人类最后的宝藏，但不是所有人都可以分一杯羹的。以南极为例，各国在南极可开发时能够享受的资源份额将由其对南极科考事业的贡献程度来决定。因此，高擎科考大旗，在南极扎根是必然的选择。

除了经济意义外，环境意义也是各国开展极地科考的重要原因之一。地球的南北两极，是全球气候变化的驱动器和响应器之一，也是探索宇宙奥秘的重要窗口。尤其是南极，至今未被开发，在全球变化、特别是全球气候变化研究中，起着不可替代的关键作用。

众所周知，南北极在军事方面也有重大意义。

第二次世界大战刚结束时，有关国家已经意识到，如果第三次世界大战爆发，北冰洋会成为必争的军事要地。为争取战略主动，美国和前苏联都在北极进行了侦察和部署。北极圈内最大的城市摩尔曼斯克是前苏联最大的海军基地，庞大的北海舰队司令部就设在这里，被前苏联人称为“致命武器”的战略核潜艇也部署在这里。

根据《南极条约》的规定，任何国家都不得在南极大陆驻军，因此，美国在南极采用了另外一种方式。该国的“极地计划办公室”挂在美国国家科学基金会旗下，但其南极活动的相当一部分是由美国的国民警卫队实施的。

从1955年起，美军大型运输机就开始向南极洲的科考队伍提供后勤支持。由于南极气候条件恶劣，不仅气温低，而且常常伴有大风，对飞机发动机的性能以及飞行员的驾驶技术要求很高。而美空军常年坚持此项飞行任务，除支持国家的科考活动外，更重要的是对部队进行恶劣气象条件下的训练。

此外，南极的特殊位置还是进行电磁武器和气象武器研发的绝佳之地。

在极地科学活动中，高技术的应用与推广速度比在世界其他地区更快。因为，人们要在严酷的环境下进行高难度的工作，不同的技术水平会给科学家带来不同的效果。因此，各国均有意识地适应极地要求，研发高科技产品，其中的科技、技术的较量也异常激烈。

可以预见，在全世界范围内，极地考察研究的竞争将会愈演愈烈，而这背后，实则暗藏着各种利益之争，可能是能源、资源之争，也可能是航运之争、领土领海之争、科技实力之争，更是国家利益之争。

如今，每年赴南极的科学考察队有三四十支之多。据统计，截止目前；《南极条约》缔约国已经发展到46个国家，在南极设有82个科学考察站，可容纳2500人左右开展科学考察活动。

最佳的观测基地

极地科学考察最初是从极地探险开始的，有些国家很早就开始对极地进行包括海洋学、地质学、冰川学、测绘与制图学、气象学、生物学等方面的考察，但这些考察并不系统，而且由于条件所限，人们对极地的认识更多的只能由探险者及在两极地区捕猎的船只提供，对北极海洋和南极大陆知之甚少，还有不少探险者在恶劣的自然条件下献出了宝贵的生命。

近百年来，通过密切的国际合作，特别是3次“国际极地年”，北极和南极的科学考察进入了正规化、现代化和国际化的阶段，人们对极地的认识也不断深入，极地成为观测和研究人类活动对地球变化影响独一无二的理想场所。在这个天然实验室里，科学家陆续开展对全球变暖、大气臭氧减少、海平面变化等全球环境现象的监测。

中国气象科学研究院卞林根、陆龙骅两位长期从事极地研究的专家对在极地所能从事的科研活动进行了总结。

南极和北极是影响全球气候变化的敏感地区之一，极地气候和大气环境变化是全球气候变化的指示器。由于全球大气是一个统一的整体，来自南半球的冷空气活动，不仅会影响南半球的大气环流和天气气候，也会对北半球的大气环流和天气气候产生影响。例如，在南极和北极中心地区和外围地区的气压，存在着人们称之为“涛动”的、像“翘翘板”一样的相反的变化。这些“涛动”的活动及其异常对全球大气环流都会发生影响。开展南北极气象研究，可以为南北两半球的天气预报提供实质性数据。

极地，尤其南极，是目前全球最少受人类活动影响和环境污染的地区。通过开展极地大气化学特征、大气本底环境的分析和研究，可以更好地了解人类活动与全球环境变化的关系、人类活动对全球环境变化影响程度等，也能为各国政府制定与全球环境变化有关的政策提供参考依据。极地温度和极地冰雪范围的监测及对冰原稳定性的研究能为判断“温室效应”的影响程度提供依据；开展大气臭氧变化规律和氟里昂等气体向两极输送过程的研究将为认识“南极臭氧洞”产生机理、揭示人类活动对臭氧层破坏的影响程度提供线索。

极地是地理和地磁极点所在地，是研究与日一地有关的各种地球和大气物理现象及来自我们星系以外的宇宙射线的最好场所。极区最适宜进行有关电离层、磁层、平流层一对流层特性及相互作用的探测研究，也可进行太阳活动及其长期变化对中低层大气活动影响，以及极区天气气候变化对太阳活动变化的响应的观测研究。极区是太阳活动直接影响地球空间的重要区域和监测灾害性空间天气的最佳窗口。

开展极区空间环境灾害性天气研究，对保护空间技术系统、减少航天事故和保障人类空间活动具有重要的指导作用。

极地地球物理观测是研究地球内部物质迁移等物理变化过程，及研究大地水准面形状、地壳运动动力机制等不可缺少的手段。南极地质与地球物理研究可为全球地质史和各大陆成因的研究提供新的认识。南极大陆98％的区域被冰雪覆盖，目前，国际科学界已经掌握了南极大约2％的露岩区的地质和地球物理特征。但是，仅根据这2％的露岩区的地质和地球物理调查得出的南极大陆的构造演化和气候变迁的模式还存在许多不确定性。通过在南极实地地质考察和钻探，可以查清南极大陆冰下地质构造性质和构造格局，确定其区域的构造性质和时代，进一步了解南极的构造格局和区域岩石圈结构，增进对南极大陆形成、演化以及矿产资源潜力的认识和评价。

南极也是收集陨石的极佳场所，南极大陆冰盖分冰岭内侧是陨石的富集区。通过对陨石的综合研究，可以增加人们对类地行星初始物质，类地行星核、幔、壳层圈的形成机理，类地行星早期的演化历史，行星表面的物理化学环境，太阳系的平均化学成分，太阳系的形成演化和空间环境，以及生命前期的有机化学演化历程等的认识。

极地地区由于独特的地理及气候特征，形成了多样和特点迥异的生物，通过对极地生物群落结构和生物多样性的环境影响评估，有利于阐明生物多样性的变化趋势以及评估对生物资源利用的潜在影响。

我国的极地考察

我国系统的南北极实地科学考察研究起步较晚，其中南极实地科学考察研究始于20世纪80年代，1983年和1985年成为《南极条约》缔约国和协商国，1986年才成为国际“南极研究科学委员会”(SCAR)成员国；而我国对北极较大规模的实地考察和研究，始于20世纪90年代，比南极的实地考察还要晚10年，1996年才成为“国际北极科学委员会(IASC)”成员国。

从1984年到2008年，作为国家行为，我国自主组织了25次南极考察，3次北冰洋考察和5次北极站考察。1985年和1989年在南极建立了长城站和中山站；2004年在北极建立了黄河科学考察站；2002年和2005年在从中山站到普里兹湾-埃默里冰架-冰穹A断面(DOME-A，简称为冰穹A，为南极冰盖最高点)的大陆冰盖上，设置了LGB—69、DOME—A、飞鹰、PANDA—S和PANDA—N等5个中-澳或中-美合作无人自动气象站。也就是说，目前我国在南北极已建有3个有人考察站和5个无人自动气象站。目前初步形成了以南极“长城站”、“中山站”，北极“黄河站”，南极冰盖自动气象站和“雪龙号”破冰考察船为主体的极地考察硬件支撑体系。

我国在极地问题上的声音亦从无到有，由弱变强。在极地对地球系统过程的作用等方面也取得一系列重大进展，获得了大批宝贵的数据、资料和样品。

我国科学家提出新的大磷虾生长指标和鉴别自然种群负生长的有效方法，解决了困惑国际学术界多年的大磷虾年龄问题。

首创用生物地球化学、沉积学和古生态学等方法，通过对企鹅粪土等湖泊沉积物中元素的聚类分析，系统研究了企鹅的种群数量变化与环境演变之间的相互关系，结合放射定年，恢复了近3000年来企鹅数量的演变，揭示了企鹅数量与南极气温变化的相关性；发展了“南极无冰区生态地质学”，指出在极地生态、环境条件下，企鹅、海豹等海鸟及海兽的生物排泄物堆积层和含粪沉积层，古海蚀龛中的湖泊沉积层等，都是进行极地生态地质学的良好载体，可以成为恢复极地古生态和环境历史的新的研究对象。

指出南极和北极的天气气候变化存在明显的时间和空间上的多样性特点。在南极和邻近地区，以温度为代表的常规气候特征变化并不一致，存在着5个温度变化不同的区域；海冰变化的区域划分基本上与温度变化一致；南极地区的增暖主要发生在南极半岛地区，在南极大陆主体并不明显，近十余年来还有降温趋势。南极气候变化区域性差异的提出，为进一步研究南极地区对全球变化的响应提供了重要线索。

对南极冰川学实测资料和由雪坑、冰芯获得的气候代用资料的研究表明：东南极地区冰盖物质的补充大于消融(正平衡)，冰盖是稳定的；而在西南极地区冰盖物质的补充小于消融(负平衡)，冰盖是不稳定的：影响目前全球海平面上升的主要因素不是南极冰盖变化，而是海水增温后的热膨胀效应和北极格陵兰冰盖及高山冰川的消融。

在格罗夫山地区，新发现了一个陨石富集区，使我国成为继日本、美国之后，拥有南极陨石最多的国家；初步研究发现其中包括月球陨石和火星陨石。

研究了极地大气环境变化，特别是南极冷暖和冰雪状况的变化、极地环流和南北极涛动等对东亚环流和我国天气、气候的影响。

开展了以南大洋、普利兹湾为重点的南极海洋科学考察和以白令海、北冰洋为重点的北极海洋科学考察；对于诸多极地海洋过程获得了基础性认识，包括南大洋的锋面、涡旋、环流，普利兹湾的环流、温盐结构，白令海、北冰洋的环流、温盐结构；对海洋和海冰、冰架的相互作用，极地海洋一大气相互作用进行了初步探讨。

抢占科学制高点

南极科考奉行的“潜规则”是，谁首先对某区域进行考察，谁就拥有在该区域建站的优先权；相应的国际惯例是，哪国在某地建站，周围的科研活动就以哪国为主。有鉴于此，各国纷纷下大力气在南极建立科学考察站，争相承担重大科研项目，以便获得更大的发言权。截至目前，共有46个国家在南极建立了82个科学考察站。

不过，多数国家的考察站建在了南极边缘地区，只有美国、俄罗斯、日本、法国、意大利和德国这6个国家在南极建立了内陆科学考察站。

从科学考察价值和极地话语权角度来看，南极一共有4个必争之点，极点、冰点、磁点和高点。其中的3个点己分别被美国、法国、前苏联抢占——美国占据“南极点”，建立了阿蒙森·斯科特站；法国占据南极磁点，建立了迪蒙·迪维尔站；前苏联占据“南极冰点”，建立了东方站，测到了89℃的全球最低气温。现在，南极仅剩有冰穹A(Dome-A)这个最高点尚未建站；除我国外，其他国家也没有从地面进入冰穹A展开过系统的科学考察活动，冰穹A堪称南极科学考察和研究的空白地区和制高点。

之所以如此，是因为冰穹A为南极内陆距海岸线最远的一个冰穹，也是南极内陆冰盖海拔最高的地区，最高海拔4039米，气候条件极端恶劣，实测的年平均温度为-58.4℃，是地球表面温

度最低的地区，被称为“不可接近之极”。它也是距离我国中山站最近的一个内陆冰盖高原点。

尽管考察和建站条件不佳，但各国对冰穹A的热情不减。因为与已开展工作的冰穹F等地点相比，冰穹A地区的冰盖是原始堆积形成的，储存着全球的气候和大气环境信息。冰穹A地区位于南极冷源的中心区，那里还是地球气候环境动力系统中的最重要驱动源，是现代地球气候环境动力学本底观测的最理想区域，在此能够观测到在其他地区无法观测到的、代表全球特征，的气候环境变化信息与特殊的自然现象，这种特殊性是其他任何地区和其他任何科学观测点所不具备的。在这里进行深冰芯钻探，有望取得地球几十万年以来最完整的全球规模的气候与环境变化的记录；获取南极冰芯学最难、最重要、最后的全球变化研究的“金钉子”。

冰穹A地区还是进行天文观测的最好场所。那里有地球上最好的大气透明度和大气视宁度(衡量大气稳定性的指标)、3～4个月的连续观测机会、较低的风速以及在较宽的电磁波段内等条件，已被国际天文界公认为是地球上最好的天文台址。

由于冰穹A的特殊意义，德国等国家计划在近年实施冰穹A冰盖考察，并建立科学观测点。我国科学家率先争取到对冰穹A的研究，并于2004年和2007年两次成功到达冰穹A点，为建立南极内陆科学考察站选址进行了实地调查，初步确定了内陆站建设地点。

据悉，将于今年10月20日出发的中国第25次南极科学考察队，将最终完成这座内陆考察站的建设。

重要的未来

近几十年，极地的大气和环境发生了快速变化，北极永久海冰在减少，冰川和冻土在融化，南极上空出现的臭氧洞逐渐扩大等等，这些都不可避免会对地球系统发生影响。如果情况日益恶化下去，各种自然灾害势必会增加，人类的生存环境也将受到极大的威胁与挑战。所以，未来几年，极地科考非常关键，极地地区不断给我们提出新的科学挑战，极地冰盖下和大面积海冰下都存在着大量的未知领域等待着我们前去探索。(文章代码：2002)

[责任编辑]赵菲

(本文得到国家海洋局极地考察办公室夏立民先生、中国气象科学研究院陆龙骅先生的大力支持，在此深表感谢。本文图片除署名外，均由极地考察办公室提供。)