第40次南极科考正在进行 第5座南极科考站即将落成
犁海探极
制图:李芸
2023年12月31日,“雪龙”号为长城站卸运补给物资。中国第40次南极科考队队员常利军 摄
中国第40次南极科考队队员整装列队。图片来源:视觉中国
罗斯海新站效果图。中国极地研究中心供图
中国第40次南极科考正在进行时。
2014年2月8日,在中国南极泰山站建成并投入使用之际,习近平总书记致信祝贺:“极地科学考察,是人类探索自然奥秘、探求新的发展空间的重要领域,是一项功在当代、利在千秋的事业。”“我相信,在广大极地工作者辛勤努力下,我国极地科学考察事业一定能够为造福人类作出新的更大的成绩!”
1984年,我国首次开展南极科考。40年来,中国南极科考一步步扎实前进,一代代科考队员前赴后继,为认识南极、保护南极、利用南极作出贡献。在南极科考是怎样的体验?第40次南极科考有何亮点?记者对此进行了采访。
南极科考内容丰富,建设罗斯海新站是最大亮点
当一波波寒潮袭向北半球时,南极大陆正迎来一年中最温暖的夏季,这也是适合大规模科考作业的黄金时间。
2023年11月1日,由自然资源部组织的中国第40次南极科学考察队从上海出发。考察队由来自国内80余家单位的460多人组成,将于2024年4月上旬返回,历时5个多月,航程总计3万多海里。这也是中国首次派出3艘船执行南极考察任务,其中,“雪龙”号和“雪龙2”号主要执行科学考察、人员运送和后勤补给任务,“天惠”轮主要运送新考察站建设物资。
历经1个月航行,南极内陆格罗夫山队队长李传金和队员们乘坐“雪龙”号抵达南极中山站,随即进行卸货及内陆科考物资整理和出发准备工作。2023年12月16日,内陆队的29名队员分别前往泰山站、昆仑站和格罗夫山地区,开展相关科学考察。其中,格罗夫山队由9名队员组成,行进460余千米前往平均海拔超过2000米的格罗夫山地区。
格罗夫山地区地处东南极内陆冰盖伊丽莎白公主地腹地,蓝冰铺盖、冰山起伏,总面积达3200平方公里。“此次我们开展地质调查、冰芯钻探、陨石搜寻等科学考察,主要任务是开展中山站至昆仑站断面的长期调查监测工作,以及伊丽莎白公主地冰下湖区域的环境勘察。”李传金告诉记者。
南极科考内容丰富。据中国第40次南极考察队领队、首席科学家张北辰介绍,考察队围绕气候变化对南极生态系统的影响与反馈开展调查,依托“雪龙”号和“雪龙2”号分别在东南极普里兹湾、宇航员海,西南极罗斯海、阿蒙森海及南极半岛临近海域开展生物生态、水体环境、沉积环境、大气环境及污染物分布综合调查监测。同时,依托中山站、长城站、昆仑站开展生态系统、近岸海洋环境、土壤环境、地质环境、大气环境、雪冰环境、空间环境综合调查监测,深入研究南极在全球气候环境变化中的作用。
“同时,我们还将充分发挥国家平台支撑保障能力,积极支持国家重点研发计划、国家自然科学基金等国家重点科研任务和国产自主化装备试验工作,开展极地保障装备现场试验。”张北辰说。
除系列重点考察任务外,本次南极科考还肩负重大基建任务——建设罗斯海新站。这也是此次南极科考的最大亮点。
据中国极地研究中心党委书记孙波介绍,罗斯海新站位于罗斯海沿岸区域,建筑面积5244平方米,建成后预计可容纳度夏考察人员80人,越冬考察人员30人,计划用于开展大气环境、海洋基础环境、生物生态等多圈层、多学科的观监测和科学研究工作。
从地图上看,罗斯海是一片南太平洋深入南极洲的大海湾。这里是距离南极点最近的海域,具有岩石圈、冰冻圈、生物圈、大气圈等典型自然地理单元集中相互作用的特征,是极地科学考察的理想之地。
新考察站建成后,中国科考人探索南极的后盾将更加坚固。“罗斯海新站将是我国在南极的第5个考察站,是继长城站、中山站之后的第3个常年考察站,也是首个面向太平洋扇区的考察站。”孙波说。
选址条件苛刻、优先采用清洁能源、工程量巨大……在南极“盖房子”大有不同
夏季的南极,太阳一直挂在地平线之上。从早上7点到夜里10点,罗斯海新站建设队员们利用极昼加紧施工。
2023年12月19日,罗斯海新站完成全部物资卸运工作,转入全面工程建设阶段,计划60天内完成建设任务。目前,新站主楼主结构搭建已接近尾声。
王哲超是中国第40次南极考察队新站队队长,此前还参与过泰山站的建设工作。他告诉记者,在南极“盖房子”与在国内大有不同,首先是极地地质条件特殊,比如昆仑站、泰山站是建在常年冰雪之上的;此外,基础形式、建筑结构、建筑材料和施工工艺也都不一样。
选址条件苛刻,是新站建设面临的首个难题。中国极地研究中心从第29次南极科考就开始了新站选址工作;经过多年考察、多次论证,直至第34次南极科考时才确定新站位置,即位于罗斯海的恩克斯堡岛,并开始前期准备工作。
1911年1月,挪威探险家阿蒙森和5名队友选择在罗斯海的鲸湾登陆,并成功抵达南极点,成为登陆南极点的历史第一人。“罗斯海的传奇历史和壮美景色打动了我。”中国建筑设计研究院罗斯海新站建筑设计师祝贺说。
七年前,祝贺曾跟随我国第33次南极考察队抵达罗斯海,进行罗斯海新站的优化选址工作。“恩克斯堡岛西邻南森冰架,东濒终年不冻的特拉诺瓦湾冰间湖,独特的区位环境带来独特的科学价值;岸线平缓,地势开阔,周边有多国考察站,在选址的诸多方面都具有优势。”祝贺说。
中国目前在南极有长城站、中山站两座常年考察站,分别建于1985年和1989年;昆仑站、泰山站两座夏季考察站,分别建于2009年和2014年。近年来,国外一些新型考察站在南极陆续建成,呈现出新的设计理念和发展趋势。
“如何在既有的成熟经验上发展创新,是从设计之初就充分考虑的问题。”祝贺告诉记者,罗斯海新站的设计立足于科学考察研究和主体功能布局,充分考虑南极特定的自然环境条件和后勤支持特点,采用绿色技术和集成化空间体系,打造集约高效、绿色低碳、智能先进的国际一流科学考察站。
据了解,罗斯海新站主体设计呈南十字星造型,灵感源自郑和下西洋使用的南十字星导航;主楼由中央环廊和东西两翼构成,各功能区高度集成、彼此衔接;采用轻质高强的建筑技术与材料,可以抵抗零下60摄氏度的超低温和海岸环境的强腐蚀;优先采用清洁能源,风能、太阳能等新能源占比超过60%;采用数据化、自动化、无人化、远程化运营系统,集成微网监控及能量管理平台等先进技术,是微电网跨技术领域、多系统协调集成的南极考察站综合应用示范项目。
工程量巨大,是新站建设面临的另一难题。“主体建筑物资和工程设备总体积约29000立方米,总重量约9300吨,这在中国南极考察里是前所未有的。由于南极现场施工人员和机械设备有限,可作业时间窗口也比较短,受大风、暴雪、低温、强紫外线影响,施工难度和风险都比较大。”王哲超说。
为应对物资量大的问题,中国极地研究中心采用“远洋运输船‘天惠’轮+‘雪龙2’号破冰护航”的方式,确保运输物资安全运抵南极;工程部、设计、施工、监理等团队协同合作,在国内完成了钢结构、建筑模块、外围护板定制加工以及提前预拼装演练等工作,再由104人组成的现场建设团队实施本次建设任务,大幅提高了工作效率。
40次赴南极执行科学考察任务,第5座南极科考站即将落成,五星红旗飘扬在南极洲上空
李传金的研究方向主要是极地冰冻圈气候和环境变化。2012年11月,作为中国第29次南极科学考察队的一员,他第一次登上南极大陆。
“这里有全球最大的冰盖,洁白、广袤、一望无际,拥有无穷无尽的故事和传奇,我被深深地震撼了!”李传金说,最吸引他的是南极拥有着上百万年的冰层,这是解读地球气候变化无与伦比的“天书”。
南极地处荒寒,98%的地区被冰雪覆盖,极寒、极干、烈风等特殊环境,使得这里成为探求地球演变和宇宙奥秘的“天然实验室”。对南极科考人来说,这里不缺浪漫,更不乏挑战。
海上的“魔鬼西风带”、冰盖上的裂隙、暴风雪、白化天气……一个个想得到、想不到的危险充斥着南极科考的旅途。“参加第29次南极考察时,我们的内陆卡特车陷入了冰裂隙,最后是俄罗斯进步站协助我们从冰裂隙中脱险。”李传金回忆。
在孤独寒冷的南极,长时间驻留也是考验。作为中山站站长,胡泽骏负责中山站的科学考察、站务运行以及后勤保障任务,此次参加第40次南极考察中山站越冬。此前,他还参加过2013年第30次南极考察中山站越冬和2019年第36次南极考察长城站度夏,也经常去北极黄河站、中国-冰岛北极科学考察站工作。
唯美绚丽的极光,绽放宇宙间的万千光华。胡泽骏是一名极光研究者,在越冬考察期间,他和队友与漫长的极夜相伴,而极光在极夜环境下时常出现,这也让他有更多时间“追光”。
只有通过一线深入考察和实地调查研究,才能持续提升对南极的科学认知。1984年11月,591名科考队员开展我国首次南极考察。他们登上乔治王岛西部的菲尔德斯半岛,第一次将五星红旗插在了南极洲。1985年2月,大雪纷飞中,我国第一个南极科考站——长城站在茫茫冰原拔地而起。至今,中国南极科学考察队已40次赴南极执行科学考察任务,第5座南极科考站即将落成。
极地考察是科技实力支撑的大事业。昔日,参加首次南极科考的队员们在出发前曾签下“生死状”,“挖地用铁锹、冻伤很普遍、晒伤也常见”。如今,极地科考设备与防护装备不断升级,科考水平持续进步。
“现在的保障能力和科考条件较十年前有了很大提升,基础设施和科学研究水平都在提高。”李传金说,罗斯海新站建成后,将有力促进中国在西南极这一全球受气候变化影响最显著区域的研究走向深入;深冰芯钻探可以让中国在全球长历史时期气候变化规律研究中掌握更多第一手资料;冰下湖探测验证了中国深冰层钻探的实力,并为研究南极极端环境条件下生命的存在状态和适应机制提出中国自己的观点。
罗斯海新站即将建成,罗斯海新站的极光观测系统也在筹建中。“罗斯海观测站点将拓展我们在南极的极光以及极区空间天气的监测区域,有助于我们更全面了解和研究太阳对地球空间环境,尤其是极区环境的影响机理。”胡泽骏说。
极地科考是人类共同的事业,中国参与南极全球治理的能力不断增强
极地科考是人类共同的事业。科学考察实践证明,南极地区已不再是游离于人类社会文明之外的神秘冰雪世界,它在应对全球气候变化、促进人类社会可持续发展等方面所起的重要作用,越来越被人们所认识。
南极是全球气候变化的敏感区域。李传金告诉记者,这次南极科考是他经历过的四次南极科考中遇到的中山站外围海冰状况最差的一次。
“‘雪龙’号成功破冰到达位于南极中山站附近9.6公里的地方,这在历年考察中很难碰到。这一方面归因于极端天气影响,另一方面也反映了南极受全球变暖的影响在逐渐加深。”李传金说,此次科考主要目标是对伊丽莎白公主地冰下湖钻探区域的环境状况和到达路线进行全面勘察,为后续钻探作业打下基础。利用此次机会获取理想的冰芯样品后,有望在不同历史时期全球和南极气候状态及影响机制研究方面取得突破。
“记得第29次南极考察时,我们昆仑队28人完成了中国南极深冰芯第一钻,成功钻取了100多米的冰芯。”李传金说,当年的许多队员都已成长为中国南极科考的中坚力量,接棒续写新的传奇。
1985年,中国正式成为《南极条约》协商国,从此在国际南极事务中获得了表决权,也标志着中国开启了独立自主、有计划的南极科考时代。如今,作为能够在南极常态化开展科考工作并建立科考站的少数国家之一,中国积极履行相关责任和义务,参与南极全球治理的能力不断增强。
“通过第40次南极科考,中国科考队员对罗斯海新站所在地恩克斯堡岛南极特别保护区进行管理、开展罗斯海海洋保护区生态监测,为保护南极生态环境作出贡献,也为中国参与南极国际治理提供支撑。新站建成后,中国南极科考队将能够与周边其他国家考察站就南极科学考察及保障,开展更加密切的合作,形成推进深入认识南极的合力。”国家海洋局极地考察办公室副主任龙威说。
开展国际南极科学前沿领域合作研究,也是本次南极科考的一个重要方面。据介绍,考察队将实施与挪威、澳大利亚等多国合作的恩德比地航空调查任务,探究南极冰盖接地带这一关键数据空白区域的冰—海—基岩相互作用,支持冰盖物质平衡的精确评估和不稳定性研究,并与多国开展后勤保障方面的国际合作。
远赴极地,迎风冒雪;破冰踏浪,昼夜兼程。
在完成前期罗斯海新站保障任务以后,“雪龙2”号正载着队员们前往阿蒙森海开展考察作业。一路上,队员侯继灵用镜头记录下了形态各异的冰川、憨态可掬的企鹅……“希望圆满完成此次南极科考任务,也把对南极的探索精神传授给孩子。”侯继灵说。(作者:柴雅欣)
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