极地科考那些事儿

作者：王敏  来源：中国科学报

极地研究是地球科学研究的前沿领域，当前全球变暖正在深刻改变着极地气候环境，对当地乃至全球的大气、洋流、生态乃至北极航道开通等都有着重要的影响。因此，对极地开展持续的科学考察具有重要的科学及现实意义。

今年7月份，中国科学技术大学（以下简称中国科大）环境科学与工程系、极地环境与全球变化安徽省重点实验室特任副研究员乐凡阁作为中国第13次北冰洋科学考察队队员，前往北极开展北冰洋大气化学组分的观测工作。

日前，乐凡阁讲述了他的科考经历。北极科考历时多长时间？为何要选择这个时间段去北极？期间开展了哪些工作？如何在寒冷的天气下开展科研工作？南北极科考有什么不同？

乐凡阁与队友们一起制作的标注北极点到合肥距离的路牌。乐凡阁供图

北极科考历时多长时间？

乐凡阁介绍，今年北冰洋科考队于7月12日乘坐雪龙2号科考破冰船从上海浦东新区国客码头出发，9月5日到达北极点，9月27日返回上海，历时78天，总航程1.5万余海里。

此次北极科考，也是中国科考队首次整体到达地球的最北端——北极点。

7至9月份正好是北极的夏季，北冰洋海冰开始大量融化，海冰消失或者变薄，为破冰船在冰区的行驶创造了有利条件。此外，北极的夏季气温相对较高，又伴随极昼现象，有利于露天科考工作的开展。

北极科考开展了哪些工作？

过去数十年来，在温室效应驱动的全球气候变暖的背景下，北极的增暖幅度达到全球平均水平的2至3倍，成为全球气候变化最敏感的地区之一。而北极大气气溶胶的传输、生成、排放对北极气候的调控有着重要作用。

此外，由于众多环北冰洋陆地河流的汇集及陆源大气传输，加上低温环境下冻土、海冰介质等的封存作用，使得北极成为北半球环境污染物（如汞等）输入的重要汇集区，对北极生态环境的风险及影响值得重视。

针对以上研究背景，此次北极科考中，乐凡阁重点对极地气溶胶及大气、海洋污染物开展观测采样工作。观测工作包括对北冰洋大气自表层至高空1万米左右垂直断面开展大气气溶胶激光雷达走航连续观测、痕量气体及大气、表层海水汞的在线高分辨观测等；采样工作包括大气气溶胶颗粒及其前体物——挥发性有机化合物VOCs的现场采样以及自表层至近底层海洋垂直剖面海水的采集等。

根据对采集数据的初步分析，发现夏季北冰洋粗气溶胶颗粒的浓度高值主要集中在1千米以下的低层大气，初步判断可能与北冰洋海盐气溶胶排放有关。高空（3至6千米高度）大气的气溶胶传输过程也较为频繁，其来源以及气候、环境效应值得关注。

此外，基于海洋以及大气污染物汞的走航同步观测进一步显示，夏季北冰洋边缘冰区很可能是北极大气汞的重要来源。后续将进一步对北冰洋气溶胶及污染物的迁移、转化机制及其气候、环境效应开展深入探究。

北极极寒环境下如何工作？

乐凡阁介绍，此次北极考察期间，北冰洋的气温多在0℃上下，冷的时候气温约为零下8、9℃，这实际上比中国很多地方的冬天还要暖和一些。科考船室内还实现了空调全覆盖，因此在室内穿一件短袖、一件外套就会比较舒服。

当他们去室外采集样品或者做现场观测及实验时，就会穿上科考队配发的厚重保暖服，俗称“企鹅服”，能经受零下70℃严酷考验，保暖率超50%，并且外层采用较为结实的、具有一定防水性能的材料，非常适合极地野外科考作业。在风雪天气时，他们还会“全副武装”，带上棉帽、面罩、手套、雪地靴等保暖装备，保证在极地寒冷环境下依然可以正常工作。

北极熊一家子。孙虎林 摄

在北极有没有看见北极熊？

乐凡阁表示，实际上，在中高纬度海域时，时常可以看到成群的海豚及海鸟，偶尔还能碰到鲸鱼。进入北极圈以后，由于环境比较恶劣，大面积的海冰覆盖以及寒冷天气，沿途的生物就少了很多，一般只有零星的海鸟，海豹、鲸鱼等基本上没怎么碰到过。

对于北极标志性的北极熊，整个科考期间只出现过两次，乐凡阁只见过一次。第一次北极熊出没，一只成熟期的北极熊离船大概有三四百米远，看得也不是很清楚。北极熊胆子比较小，可能是之前从未见过雪龙2号这个庞然大物的缘故，北极熊看到后就逐渐逃离，直至消失。

第二次北极熊出没是北极熊一家子，一只母熊带两只小熊出现在船头位置，离船也比较近，大概只有不到100米，但是由于出现时间很晚，大概在当地时凌晨1点，包括乐凡阁在内的很多队员都没看见。

北极和南极有何不同？

2017年11月，当时还是硕士研究生的乐凡阁参加了为期6个月的中国第34次南极科学考察。

乐凡阁说，北极和南极就体验上来说有两点很大的不同。第一是南极沿途可以碰到很多生物，经常可以碰到摇头晃脑的企鹅、憨态可掬的海豹、群体行动的虎鲸等，令人感受到南大洋的勃勃生机；而北极的生物则少很多，一般只有零星的海鸟，北极熊的出现也是极低概率事件。

第二就是南极有南极大陆。南极科考时，沿途靠近大陆可以欣赏远处南极大陆的风景，在中国南极中山站、难言岛新站等站区补给期间，队员们踏上南极大陆，亲身感受这片地球最南端大陆的土地与空气。而北冰洋科考始终只能与海为伴，期间没有登上陆地的体验。

阳光下的北极冰原。乐凡阁 摄

在北极点的体验是怎样的？

乐凡阁说，此次北极科考一个具有里程碑意义的事件便是雪龙2号克服多重困难，于2023年9月5日13时55分承载着整个第13次中国极地科考队到达北极点。

通过本次科考的实地考察，发现北极点区域实际上是典型的浮冰区环境，景色上“平平无奇”，与北冰洋其它区域并没有明显的特征差异。但到达北极点意义重大，不仅刷新了中国航海最北纪录，积累了宝贵的航行和设备故障应对经验，而且科考队在北极点区域重点围绕大气、水文、生物及海冰情况开展冰站调查和海洋综合调查作业，填补了在该区域调查数据的空白。

此外，科考队员们在这里开展了系列纪念活动。乐凡阁与队友们一起绘制了北极点纪念路标，上面标注了北极点到不同队员家乡或工作地点的直线距离，并与路标合影留念，喜悦与幸福感油然而生。

乐凡阁表示，这次北极之旅是一次收获满满的经历。不仅领略了难得一见的北冰洋独特风景，到达了地球最北端——北极点，看到了北极的特有物种北极熊，还进一步积累了野外考察的经验，锻炼了在艰苦环境下工作、并独立思考解决问题的能力。在科考旅途认识了很多好朋友，在北极一起工作、下冰，工作之余一起唱歌、打牌，在没有网络的世界里谈天论地。

中国第13次北冰洋科学考察队合影。裴佳豪 摄

继续向极地进发

自1998年，中国科大极地环境研究室（2017年获批为极地环境与全球变化安徽省重点实验）孙立广教授和博士生谢周清首次参加中国第15次南极考察以来，实验室陆续派出近70人次参加中国南北极科学考察，在极地生态环境以及海洋大气环境化学方向取得了一系列创新性科研成果，先后在《自然》及子刊等权威刊物发表。

极地是全球变化的敏感区域。现为中国科大教授、实验室主任的谢周清介绍，12月中下旬，中国科大2位博士生将要执行国家自然基金重点项目“全新世南极企鹅盛衰与栖息地变化及其对大气海洋变化的响应”的野外考察任务，除了在我国南极长城站附近的企鹅聚居区开展调查，还将与智利科研人员合作，对南极半岛多个企鹅聚居区进行调查采样。

谢周清表示，未来，他们还将进一步推动国产先进装备在极地环境观测和探测中的应用，获取高时空分辨率的大气、海洋、海冰和生态要素数据，结合地质记录的历史重建，深入认识极地多圈层的相互作用过程和机制。