世界尽头的奇迹
《发明与创新杂志·中学生版》 2024年2期
本刊综合
南极和北极作为地球的极巅，遥相呼应、各据一方。极地不仅有着令人神往的景色，还是生物的基因库、自然资源的储备地和地球气候环境演变的航向标，更是科学的殿堂、创新的源泉。
自1984年首次南极科学考察以来，中国南极科学考察队40次赴南极执行科学考察任务，皑皑冰雪之下埋藏着地球数百万年的秘密，蕴藏着数不尽的生态系统宝藏。自1999年执行首次大规模北极科学考察任务起，我国先后开展了13次北冰洋科学考察和19个年度的北极黄河站科学考察。北极科学考察不仅有助于我们更好地了解全球气候变化的趋势和规律，还能推动科学研究的发展和国际合作，为构建人类命运共同体作出贡献。
在全球变暖和人类活动强度急剧增加的背景下，极地生态环境面临前所未有的挑战。本期，我们将走进关乎全球可持续发展和人类命运的“窗口”，探索冰封世界。
南极科学考察：“后来者”变身“领先羊”
南极位于地球最南端，被称为地球的“冷源”，对全球气候变化与生态环境影响显著。在南极约1400万平方千米的占地面积中，98%以上的面积常年被冰雪覆盖，最低气温可达约-88.3 ℃。作为地球上最高的大陆，南极也有“冰雪高原”之称。
南极严酷的自然条件导致大陆地区生物稀少，但围绕大陆的南大洋生物资源丰富。南极是企鹅、海鸟的天堂，在此常年或季节性栖息的鸟类约有41种。在约200种的鱼类资源中，有约四分之三为南极鳕鱼。南极磷虾作为南大洋最大的渔业资源，总藏量常年维持在约50亿吨。南极陆地上几乎没有高等植物，仅有一些地衣和苔藓，被称为“无花的世界”。极端环境下的南极特种微生物资源，有着较高的研究价值。
人类在南极发现了煤、铁、铜、铅、锌、铝、金、银、石墨、金刚石等矿产资源220多种，其中煤、铁的储量均为世界第一，石油、天然气资源储备也很丰富。风能、潮汐能和地热能等清洁能源也是这里的“特产”。此外，南极作为地球最大的淡水资源库，其冰盖平均厚度约为2350米，储存了全世界约80%的可用淡水。
我國是世界上为数不多的能够在南极独立开展科学考察工作并建立科学考察站、持续进行科学观测的国家之一。几十年来，在极地冰川学、海洋学、地质学、大气科学、日地物理学等领域获得了一系列重要的科学发现，取得了一批高水平的科研成果。
我国的南极科学考察站知多少
在我国改革开放之初，全球已有18个国家在南极洲建立了40多个常年科学考察基地和100多座夏季站。而中国作为联合国安理会常任理事国却从未踏足南极。
之后40年间，从绘制世界第一张南极内陆地形图、探寻冰盖最高点，到作为发展中国家建起第一个南极内陆科学考察站……我国在对南极的考察中实现了一个又一个突破。
长城站
建站时间：1985年2月20日
1984年11月20日，由全国各地60余个单位、591人组成的科学考察队，搭乘中国自行设计制造的第一艘万吨级远洋科学考察船——“向阳红10”号开启了首次南极科学考察。长城站仅用了约40天时间建成，这在当时来说就是一个奇迹。不久，我国也从《南极条约》中的缔约国正式转变为协商国。长城站的建立是中国极地考察事业发展的起点。
中山站
建站时间：1989年2月26日
中山站是由一座座分布在南极大陆拉斯曼丘陵上造型新颖、色彩明快的建筑共同组成的设备完善、技术先进的科学考察站，同时也是中国极地科学考察史上规模最大的科学考察基地。
昆仑站
建站时间：2009年1月27日
昆仑站是我国第一座、世界第六座南极内陆科学考察站。2004年12月12日，中国第21次南极科学考察队在历经40天的艰苦跋涉后，首次在南极冰盖最高点、海拔4093米的冰穹A这一“不可接近之极”留下人类的足迹。昆仑站是南极内陆冰盖最高点上的科学考察站，中国也是首个在南极内陆建站的发展中国家。
泰山站
建站时间：2014年2月8日
泰山站位于东南极内陆冰盖伊丽莎白公主地区域，这一区域具有典型的内陆气候，风大，吹雪严重。为减小风阻，便于大风吹走积雪，泰山站主体建筑整体架空于雪面。作为中山站和昆仑站之间的中转枢纽站，泰山站内还配有固定翼飞机冰雪跑道，可满足20人开展度夏科学考察。
罗斯海新站
2023年11月21日，中国第40次南极科学考察队的32名队员飞抵罗斯海新站，启动建设我国第五个南极科学考察站的准备工作。罗斯海新站是继长城站、中山站后的第三个常年科学考察站，也是首个面向太平洋扇区的科学考察站。
一路向北，“魔力”何在
北极是以北冰洋为中心的广阔区域，包括北极圈以内的所有陆地和岛屿。作为全球气候变化的敏感区，相对南极，北极地区的气候较温和，生态系统较丰富，特有的动物包括驯鹿、北极狐、雪鸮等，植物主要有矮灌木、禾草、地衣和苔藓等。
北极升温速率是地球其他地区的2倍以上。自1979年以来，北极夏季海冰范围呈下降趋势，对北极变暖放大效应、极地涡旋破坏、海洋环流、大气化学变化及植物、动物和微生物生命的变化等造成影响。此外，北极的动物向低纬度海岛迁徙，植被带开始向北延伸。探索极地的变化，有助于我们深入了解气候变化对高纬度地区的影响。
气候变暖会对全球的生态环境产生深远影响，比如珊瑚礁白化、部分物种灭绝、新物种入侵等，北极地区出现了大陆地区加速“绿化”、亚北极种类北移等显著变化。北极科学考察可以更好地预测生态环境变化，系统掌握北极生态系统特征并预测潜在变化，为北极熊等关键物种的保护提供科学依据。
此外，北极科学考察有利于掌握航道气象、海流和海冰等关键要素，为我国北极航道利用提供预报服务。收集的各类信息还能为破冰船破冰参数的设定提供科学依据。对冰基浮标、冰下潜航器等研发装备进行现场试验和应用，可提升我国自主研发极端装备的能力，为我国北极科学考察的无人化观测提供新的手段。
自首次执行北极科学考察任务起，这25年间，我国在综合考察研究、观测平台建设和国际科技合作等方面取得了显著成果，进一步提升了我国北极科学研究水平和创新能力，以及在国际北极事务中的影响力。
上天、入地、登极、下海，这不仅是人类探索自然奥秘的极致挑战，更是一个国家综合国力的体现。今年是我国开展极地科学考察的40周年，在一代代科学考察队员们远赴险地的奋战中，我们正努力实现从“认识极地”到“保护极地”再到“利用极地”的跨越。未来，随着全球人口的增长，人类活动对两极地区的影响必将扩大，极地科学考察研究的重要性也将越发凸显。
【本文由自然资源部第二海洋研究所研究员、地质学博士唐立梅进行知识性把关】
（栏目编辑 方郁芝）
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