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        聚焦中國極地科考35年:親歷“冰山翻身”致命危機

        2019-09-25 17:50:04 來源: 新京報
        聊聊

        “我感覺自己似乎有花不完的精力,急著要去擁抱這片廣袤的無人之境。”

        54歲的中國極地研究中心副主任孫波,仍清楚地記得22年前第一次踏上南極大陸時,冰雪踩在腳下嚓嚓作響的聲音。

        那是中國南極考察隊第14次踏上南極洲。孫波回想起來,那時是把眼睛給了南極,之后的八赴南極,才真正走上了極地科考的道路,一干就是22年。

        從1984年首次南極考察至今,一代又一代中國科考工作者勇闖極地,從第一次將五星紅旗插上南極洲,到在南極內陸冰蓋最高點建起考察站;從沒有一艘專業極地科考船,到海陸空立體化協同作業;從帶回第一塊南極隕石樣品,到領跑南大洋系統研究。

        35年前,首闖南極的日子還歷歷在目,一個月后,中國南極考察隊又將第36次出發。目的地,依然是那片遙遠而神秘的極地大陸。

        聚焦中國極地科考35年:親歷“冰山翻身”致命危機

        浩浩蕩蕩的內陸隊在出發基地整裝待發。中國極地研究中心 李航 攝

        “這里是南極,沒有意外才算得上意外” 

        一座位于中國南極中山站外海區的大冰山,在海中“翻了一個個”,卻攪得6000米開外的中山站岸邊不得安寧。

        那是1997年2月2日。一天連續卸貨的南極考察隊員們,難得坐在岸邊閉眼養神,突然一聲巨響,海上的大涌浪排山倒海地向岸邊撲來,沖擊著岸邊的小冰山和浮冰上下蹦跳。大家立刻跳起來,拔河式地拼命拉著纜繩,搶救停靠在岸邊的“中山艇”和“長城艇”。

        “一個巨浪拍過來,把所有人都掀翻了,頑強的隊友們又馬上爬起來。在大家的努力下,小艇才避免了被撞碎。”

        這是中國第13次南極考察隊隊長兼首席科學家陳立奇曾親歷的一場南極“冰山翻身”的致命危機。

        南極的危機四伏,是時時刻刻的。年輕的第31次南極考察隊員李航,將他在南極經歷的500天生活記錄了下來,他在書里寫道:“這里是南極,沒有意外才算得上意外。”

        2015年5月24日,中山站所在的拉斯曼丘陵地區正式進入極夜,太陽將有兩個月不再升起。這是李航第一次在南極越冬。

        “此時的南極大陸幾乎被整個從地球上隔絕,任何工作疏忽造成的影響,到了這時都會被成倍放大。通信、發電或者食物保存等任何一個環節出了紕漏,對越冬隊員來說都將是一場嚴峻的生存考驗。”李航說。

        煩心事很快就來了。

        一次例行站區巡視中,李航和隊友發現一個裝有食品的冷藏集裝箱出現電路故障,導致里面存放的白菜、蘿卜、土豆等蔬菜大面積腐爛。經過一番“搶救”,原來好幾筐白菜最后被勻成了一筐,他們將比原計劃提前過上沒有穩定的新鮮蔬菜供應的日子。

        李航很是感慨,“很難想象,南極因為其特殊的地理位置,原始的食物危機在這兒依然肆虐。”

        留守的越冬隊員每一次戶外作業,都是在與近在咫尺的危險博運氣。狂風卷雪堆積成的雪壩可能會讓人陷進齊腰深的積雪;隱藏在雪下的冰裂隙隨時可能將人卷入深不見底的海水;走遠一些,則極有可能在荒無人煙的冰原中迷失方向。

        由于長期在與世隔絕的極端環境中工作和生活,再加上極夜漫長的黑暗,越冬隊員還面臨著多重心理考驗。

        “在極地荒原,要戰勝已經適應現代文明的內心,克服有限的資源與個人需求之間的矛盾。”孫波說,更重要的是,考察隊員還要面對放飛的內心與有限的現場之間的博弈。

        “南極大陸是一片連亙1200多萬平方公里的巨大冰原,每個人都會從內心深處想擁抱這片廣闊的空間。但惡劣的自然環境決定了有限的活動空間,科考隊員必須在限定區域工作,讓人產生心理上的失落。”

        也因此,每一年,科考隊員都要經過嚴格的選拔和培訓,才能踏上前往南極的征途。

        聚焦中國極地科考35年:親歷“冰山翻身”致命危機

        考察隊員站在考察隊的集裝箱上仰望星空。中國極地研究中心 李航 攝

        從喬治王島到冰蓋之巔 

        每年前往南極考察的科考隊員中,有不少經驗豐富的“老南極”,夏立民就是其中之一。

        作為第36次南極考察領隊,今年10月,國家海洋局極地考察辦公室副主任夏立民將第八次奔赴南極。

        “又要去南極了。”想起20余年極地考察生涯中在南極度過的日日夜夜,夏立民最難以忘懷的,是在南極內陸冰蓋最高點建設昆侖站。

        2008年10月,夏立民任副隊長的中國第25次南極考察隊帶著一項艱巨任務前往南極。他們要在南極冰蓋之巔,建設我國第一個南極內陸考察站——昆侖站。

        昆侖站所在的冰穹A地區位于冰層達4000多米厚的南極內陸冰蓋最高點,年均溫度為-58.4°,冬季溫度在-80°以下。由于其惡劣的氣候環境,一直被國際南極考察界稱為“人類不可接近之極”。

        建站從一開始就遭遇了意外。“建站物資要先由‘雪龍’號運輸到中山站,再通過雪地車運到內陸建站點。沒想到一輛雪地車意外沉海,路途中雪地車又接連故障,導致卸貨一度停滯。”夏立民回憶,由于運力不足,考察隊員只能駕駛雪地車拉著堆放物資的雪橇來回“倒騰”。

        從中山站到昆侖站所在的冰穹A地區有1300公里,12輛雪地車拉著600多噸物資,綿延兩公里,在危機重重的冰原上前行。夏立民記得自己當時駕駛一輛總重達92噸的卡特拖車編組,“駕車要求精神高度集中,那時我的精力到了極限,開車開到休克。”

        經過1300公里的艱難跋涉,終于將建站與科考物資裝備運輸到南極冰蓋最高點。克服了嚴寒、缺氧和體力極限,二十多天后,中國第25次南極考察隊在人跡罕至的南極冰蓋最高點建成了昆侖站。

        現在,南極內陸考察隊每年都要在昆侖站進行夏季考察。“作為我國第三代考察站,昆侖站在通信、能源、新材料使用等方面都達到領先地位,甚至已經具備了類太空考察站的雛形。”孫波說。

        除了冰蓋之巔的昆侖站,作為常年站的中山站和長城站也逐漸更新換代。現代化的落地式建筑取代了集裝箱拼接成的集群式,先進的供暖系統使中山站精確地保持著24℃的溫度。

        更值得期待的,是已確定將在羅斯海地區建立的中國第四代南極考察站。

        孫波說,新一代考察站將率先使用風能、太陽能、氫能等新一代潔凈能源。“最大的特點是智能化,更少的人留守現場,更多的科學觀測依靠自動化實現。設想一下,未來我們坐在實驗室里,就能了解南極考察站的運行情況,通過遙控操作南極的調查觀測活動。”

        這距離中國南極科考的前輩們在喬治王島上建立中國第一個考察站——長城站,已過去35年。

        聚焦中國極地科考35年:親歷“冰山翻身”致命危機

        正在南極海域破冰作業的“雪龍”號。中國極地研究中心李航攝

        首闖南極的日子 

        時光倒回到1984年的夏天。彼時,中國剛成為《南極條約》的締約國不久,開始籌備首次南極考察,并計劃在南極建立考察站。

        如何去到南極,是南極考察要解決的第一個問題。在當時的國情下,要為南極考察建造或者購買一艘專業的極地科考船,幾乎不可能。但首次南極考察“箭在弦上”,考察隊做了一個冒險的決定,改裝遠洋科學考察船“向陽紅10”號和“J121”船前往南極。

        當時,從中國赴南極沒有現成的航線可循。經過反復研究,考察隊確定了一條抵達南極的最近航線。對首次遠征南極的中國考察隊和“向陽紅10”號和“J121”船來說,這無疑是一次探險。

        其中最危險的一段航程,也是從中國去到南極的必經之路,是有著“咆哮的40°”之稱的南半球西風帶。

        “船只在驚濤駭浪中劇烈地顛簸搖晃,船體傾斜,船壁扭曲聲、怒吼的波濤沖撞船體發出的‘哐當、哐當’巨響,使人心驚膽戰。”首次南極考察隊長郭琨在日記中回憶,在狂風巨浪的西風帶航行了6天,“向陽紅10”號和“J121”船終于穿越了航程中最艱險的航段。

        經過37天的艱難航行后,首支中國南極考察隊終于抵達南極洲,來不及欣賞神奇的極地風光,便立刻開始勘查長城站站址、卸運建站物資、搶建碼頭。

        郭琨在日記里詳細地記錄了這場26天的苦戰。

        在南極建站,常常遭受“老天爺”的考驗,三天兩頭都是風雪雨霧的“四重奏”。

        一天凌晨,一場暴風雨襲擊了建設中的長城站。一棟主體房屋屋頂的防水鐵皮被大風掀起。若不及時搶救,鐵皮就要被暴風卷走。搶救的話,隊員要爬上5米高的屋頂,十分危險。最后,8名隊員戴上防風眼鏡,拴上安全繩,一人搶修一人保護,花1個多小時把刮翻的防水鐵皮釘牢在屋檐上,保住了新建的房子。

        經過26天與時間的賽跑,長城站在1985年2月14日建成。建站隊員在這26天里,“沒上過山,沒下過灘,沒出過灣,沒上過天。”

        “如今看來,30多年前在南極建立的第一代考察站雖然簡陋,但實現了到達南極、在南極生存下去的目標,支撐起了中國南極考察的第一步。”孫波說。

        聚焦中國極地科考35年:親歷“冰山翻身”致命危機

        考察隊員行走在南極冰山上。中國極地研究中心 李航 攝

        “兩極是全球變化的放大器” 

        極地科考船、極地考察站、極地內陸車隊以及近年開始服役的極地固定翼飛機,構成了中國極地科考的四大支撐保障體系。

        35年間,中國南極考察的裝備不斷完善,已經從“抵達南極”走向“研究南極”。從未間斷的極地科考,到底在“考”什么?

        在陳立奇看來,由于極地的原始性、敏感性、脆弱性和放大性,兩極是全球變化的一個放大器。

        孫波記得,以前去南極,科學家們都是針對自己感興趣的問題開展工作,隨著對極地的理解越來越深入,中國極地科考開始布局多學科“組團”作業。“過去有的學科只研究冰川,現在要研究大氣如何作用于冰川、冰川怎么反饋大氣、冰川與海洋又如何相互影響,通過觀察這樣多圈層相互作用的過程,來研究南極。”

        這樣的變化,也讓中國極地科考從跟跑國際,到與其他國家并跑,再到某些領域內領跑全球。

        一個很典型的例子是南大洋考察。“南大洋吸收了大量二氧化碳和全球變暖產生的大量熱量,是地球系統及其變化的關鍵。世界各國對南大洋的考察都是在不同區域進行相關研究,中國率先倡導以南大洋系統視野來進行研究。”孫波解釋,力圖呈現一個完整的南大洋物理動力框架,才能回答南大洋的變化對全球產生的影響。

        而在南極大陸,全球科學家最為關注的問題之一,是南極冰蓋變化。“南極大陸99%的面積被冰雪覆蓋,南極的冰雪如果全部融化,將使全球海平面上升60多米高。另外,南極冰雪融化成淡水注入海洋,將對全球大洋環流產生重大影響,使得全球溫度變化重新分布。”

        中國南極科考的一大研究,就是南極冰蓋底部的動力過程如何影響冰蓋的不穩定性。“我們一直有一種假說,真正影響冰蓋不穩定的,是冰下基巖有一種‘微波爐效應’,持續釋放出的熱量‘加熱’了冰蓋底部,讓冰蓋底部產生融化滑動。這有可能讓冰蓋的穩定性理論產生顛覆,而這種變化也可能在幾十年內發生突變。”

        “總之,那個可能導致全球產生巨大變化的關鍵開關,就藏在南極冰蓋底部,等待科學家去發現。”孫波說。

        想了想,他又笑著補充了一句,“很復雜,但也很有意思,不是嗎?”

        聚焦中國極地科考35年:親歷“冰山翻身”致命危機

        中山站一個普通的早晨,考察隊員們一天的工作即將開始。中國極地研究中心 李航 攝

        雙龍探極 

        這一次,即將和400余名科考隊員一同奔赴南極的,是最新誕生的破冰船“雪龍2”號和剛剛完成大修的“雪龍”號。這是我國近30年來最大規模的一次南極考察。

        今年7月,“雪龍2”號在上海交付使用,正式加入中國極地考察序列。作為中國第一艘自主建造的極地科考破冰船,“雪龍2”號讓大家等待了太久。

        為了保證航行安全,1986年,由抗冰運輸船改裝成的“極地”號接替“向陽紅10”號承擔起了運載南極考察隊的任務。與“向陽紅10”號相比,“極地”號更為結實,但每當駛入浮冰密集的南極海域,“極地”號也顯得捉襟見肘。

        直到1993年,我國從烏克蘭購置了一艘北極多用途運輸船并按照科考需求進行了多次改造,這就是后來中國極地科考的“功勛戰士”——“雪龍”號。

        “雪龍2”號誕生前,作為我國唯一一艘極地科考破冰船,“雪龍”號已經服役了25年,先后執行了22次南極考察任務和9次北極考察任務。

        隨著服役年限的增加,“雪龍”號逐漸顯露疲態。2014年參與救援被困俄羅斯科考船“紹卡利斯基院士”號時,“雪龍”號因周邊海域冰情突變,被密集的海冰圍困。此前在執行第25次南極科考任務時,“雪龍”號也曾在冰區被困二十余天。

        由于有限的破冰能力,“雪龍”號只有在夏季兩極冰川大面積融化時,才能到達考察位置,但即使是夏季,也無法深入北冰洋中心區。而南極的中山站、長城站,以及未來將建立的更多考察站,都迫切需要一艘全新的極地科考破冰船。

        歷經整整十年的設計建造,“雪龍2”號千呼萬喚始出來。

        它是全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰的科考船,能以2-3節的航速在冰厚1.5米+雪厚0.2米的條件下連續破冰航行,并可突破極區20米當年冰冰脊。破冰能力的增強、甲板設備抗低溫性能以及保溫設計,把原來僅限夏季的考察延展至春季和秋季。

        隨著“雪龍2”號的誕生,中國極地科考將開啟一個“雙龍探極”的新時代。今年10月,“雪龍2”號將首次并肩“雪龍”號,開啟南極首航,共同執行我國第36次南極考察任務。

        等待它的,將是來自極地的一場大考。

          聚焦中國極地科考35年:親歷“冰山翻身”致命危機

        一只阿德雷企鵝從考察隊員身邊路過。中國極地研究中心 李航 攝

        【同題問答】 

        新京報:你認為新中國成立70周年最大的變化和進步是什么?

        國家海洋局極地考察辦公室副主任夏立民:由于環境的極端性,極地的科考密度和深度與人類正常居住的地域不可同日而語。中國極地科考事業起步晚,但發展快。

        35年前,我們還是極地考察的“小學生”,現在,我們已經成為了第二梯隊的主力。從一無所知到開始建站,再到建成多個極地考察站;從沒有一艘專業科考船,到戰功累累的“雪龍”號,再到如今達到世界上最先進水平的“雪龍2”號;科學考察從對個別海域的觀測,到持續長期地在大范圍海域開展獨立調查,調查的深度、廣度不斷增加。35年來,我們正從極地考察的大國向強國邁進。

        【親歷者說】 

        極地考察為全球氣候治理提供中國方案 

        我從事極地考察工作30年來,4次到南極,5次赴北極。到達南北極的第一感覺,是幾乎所有東西都可以冠上“極”字,如極端環境、極端條件、極大冰蓋、極難到達、極端脆弱、極端敏感、極不確定性等等。我曾經乘直升機飛行在南極上空,俯視下面一望無垠的巨大冰蓋,仿佛是一只小小蜻蜓在飛行,第一次感覺到自己的渺小。

        但我也深切地感受到,人類活動在改變著自然。

        南極洲的面積為1400多萬平方千米,相當于中國大陸面積的1.45倍,沒有土著居民,離人類居住的大陸至少有1000千米開外。然而這樣一片與世隔絕的潔凈大陸,自上世紀80年代以來,在30千米上空卻出現一個2000多萬平方千米面積的臭氧空洞,太陽紫外線直接穿越空洞進入南極洲,威脅著南極洲的生態環境。

        產生臭氧空洞的元兇是人造氟利昂氣體,但氟利昂氣體90%在北半球排放,怎么會跑到南半球破壞南極環境?這是由于南極的極端環境和放大作用造成的。

        同樣的放大作用也發生在北極地區。工業化以來人類活動排入大氣的大量二氧化碳,引發全球變暖,而在北極地區溫度被放大至全球平均的2-4倍,造成海冰快速融化,預計再過20年,到本世紀40年代,整個北冰洋的夏季的海冰有可能全部融化。

        地球演化已進入人類世時代,人類活動對氣候及生態系統將造成全球性影響。而南北極地區由于其原始性、敏感性、脆弱性和放大性,是科學研究的天然實驗室,也是與全球環境變化、經濟可持續發展、人類的生存和命運休戚相關的,是地球留給人類的最后一塊生態安全屏障。

        經過30多年的南北極考察,中國的基礎平臺和能力建設進一步加強,在南極和北極建立了5個科學考察站,擁有了2艘極地破冰船和較完善的后勤支撐體系,形成了一支系統的國家極地科學考察隊。我們的極地考察目標需要更加緊密圍繞國家需求展開,科學認識極地、和平利用極地,為國際極地和全球氣候治理提供中國方案。

        ——國家海洋局極地考察辦公室原主任、首次北極科學考察隊隊長兼首席科學家陳立奇 

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