1985年2月,中国在南极乔治王岛南端建立了首个南极科考站——长城站,实现了中国极地考察事业“从无到有”的发展;1989年2月,中国在东南极大陆拉斯曼丘陵地区建立了第二个南极站~中山站,实现了中国极地考察事业“从小到大”的发展。而中国极地考察事业“南大到强”的历史性跨越则是以昆仑站的建成为标志的。中国极地科考已历经28年,并在世界极地考察中已占有一席之地,但与其他主要极地考察国家相比,仍存在较大差距,我们为此邀请到国家海洋局极地考察办公室主任曲探宙,请他谈谈极地科考的中国思路与成就。
今日中国:从1985年长城站的建立,到2009年昆仑站建立,中国南极考察站实现了从南极大陆边缘向腹地延伸的历史性跨越,这一跨越用时24年,请问这其中的困难和挑战都有哪些?
曲探宙:南极考察是一项高风险和高投入的事业。中国从1984年开始组织首次南极考察队,至2009年,建立了长城站、中山站、昆仑站三个南极考察站,实现了从无到有、由南极沿岸到南极内陆的两次历史性跨越。
南极是远离人类文明的沉寂的大陆,有着地球上最为严酷的自然环境。中国开始组织开展南极考察初期,选派科学家参加国外的南极考察队,熟悉南极的自然环境,学习外国南极考察队的经验。在没有破冰船的条件下,选择无冰期相对较长的南极乔治王岛建立中国南极长城站;购进“极地号”破冰船后,在东南极建立中山站,并以中山站为依托,开始探索南极内陆。经过9年的探索,中国南极考察队到达了南极内陆最高点——冰穹A,这是人类首次从地面到达这一区域,并在2009年初建立了中国南极昆仑站。
在28年的南极考察历程中,严酷的自然环境、遥远的距离、科技水平和后勤保障能力始终是中国开展南极考察的最主要的制约因素。每次装备的换装,特别是雪龙船的投入使用和南极考察站能力建设的实施,均为南极科学科考工作的开展打下了坚实的基础。
今日中国:在冰穹A建立昆仑站,对于极地考察研究有何意义与价值?目前,我们进行了哪些科学研究,是否已经有一些初步的研究成果?
曲探宙:昆仑站位于S 80°25’01”、E 77°06’58”,海拔高度4087米,在距中山站约1350公里的冰穹A地区。
这里有几个特点:冰穹A是南极冰盖的最高点,同时也是南极冰盖最厚的位置之一,那里的冰层记录了地球气候变化的诸多因子,也是记录地球气候变化时间序列最长的地区之一,是研究环境变化最佳场所;冰穹A纬度高、气温低、空气洁净、大气扰动小,是进行天文观测的绝佳场所,这里开展天文观测和研究取得的资料质量是地球上其它地区无法相比的,目前中国正在积极开展这方面工作,这对宇空研究、航天等都有重要意义;冰穹A地区冰下就是著名的南极冰下山脉甘伯采夫山脉,研究南极冰下山脉对揭示南极大陆的形成演化有重要的意义,对了解全球地质构造的演化也有重要意义。
目前围绕一些重要的科学问题,利用冰穹A不可取代的地理位置优势,中国开展了研究环境气候变化的深冰钻工作,一些探索性工作已经完成,2012年中国自主研制的深冰钻钻机已经运到了昆仑站,深冰钻场地已经准备就绪,并取得了120米冰芯,钻孔完成了扩空和下套管,为开钻做好了准备工作;天文学方面在三年前架设了2台小型天文光学望远镜并进行了观测,2012年更换了一台新的望远镜,更换了工作平台,今后将继续安装同型号的2台天文望远镜组成观测阵,进一步计划安装一台直径2.5米大型天文光学望远镜,目前新安装的望远镜观测正常,正在获取资料并发回国内,前三年的观测资料正在分析处理中;使用不同型号的测冰雷达对冰下地形和冰盖结构进行观测和分析研究,同时利用地震仪通过自然地震对大地构造和冰层结构进行研究,目前已取得一些进展,其中冰下地形的研究成果已经发表在国际顶级科学杂志(自然)上。进一步的研究计划正在执行中。
今日中国:我们看到资料说,科考人员在南极格罗夫山采集陨石11000多块,位居世界第三,采集这些陨石有何科学价值?
曲探宙:探索地球之外的其他天体,从而揭示地球和整个太阳系乃至宇宙的形成和演化、生命的起源,是科学研究永恒的主题。1999年中国首次在格罗夫山地区发现并收集到陨石。通过10几年不断的工作,中国的南极陨石样品总数已达11000多块,跃居世界第三,成为仅次于日本和美国拥有南极陨石最多的国家。大量南极陨石的发现,为中国陨石学和比较行星学提供了极为珍贵的其他天体样本,包括太阳系形成过程中残留的最原始的各种类型球粒陨石、以及来自灶神星和火星的岩石等,极大地促进了该学科的发展和人才队伍的建设,为中国月球和火星等深空探测工程科学目标的制定和实现发挥重要作用。
陨石是除月岩之外,人类唯一获得的地外岩石样品,是太阳系形成和演化不同阶段残留的“化石”。最原始的陨石中保存了太阳系形成之前就已存在的来自各种类型恒星的尘埃、以及太阳星云凝聚过程中形成的不同集合体;铁陨石、石铁陨石和一些无球粒等由小行星熔融产生,代表了行星的核幔壳分异产物,还有很少量的陨石来自月球和火星,是月球和火星探测的重要补充。陨石是大自然无偿提供给人类的珍贵样品,是揭示包括地球在内整个太阳系形成和演化的“钥匙”。
今日中国:2012年7月2日,“雪龙”号科学考察船从青岛起航,搭载中国第五次北极科学考察队奔赴北极开展科考工作,我们看到有媒体报道这次科考将会在北极科学研究热点和国际合作领域有所突破,请问都分别指的哪些方面?此次还首次穿越北冰洋——大西洋区域,请问此举有何科学意义?请问此次科考面临挑战有哪些?
曲探宙:中国第五次北极考察将围绕“南北极环境综合考察与评估”专项开展北冰洋科学考察。此次考察将继续围绕北极快速变化及其中国气候的影响总体科学目标开展多学科综合考察,了解北极海冰快速变化下的北极环境响应。第五次北极考察有来自美国、法国、冰岛和我国台湾的5名学者。特别是来自冰岛的科学家是首次参与中国北极考察,这是中冰北极合作一部分,将丰富两国在北极开展科学研究的新途径。此次中国雪龙船将首次经东北航道从太平洋扇区一侧前往大西洋扇区开展北冰洋综合考察,开拓了中国北极考察的新领域,有利于开展两个区域的对比研究。在大西洋扇区考察时,还将布放一套大型海气耦合浮标。这是长期开展北极海洋环境观测重要手段,也是本次考察的难点之一。雪龙船面临的挑战还包括往返东北航道所面临的诸多不确定因素。
今日中国:就在今年四月,中国刚刚结束第28次南极科考,此次南极科考实现了中国南极科考历史上的诸多突破。请您详细分析实现这些突破背后的困难与意义?此次为何会将南极海豹的行为纳入科考的项目?
曲探宙:作为“十二五”期间首次实施的极地考察,本次考察的特点是:时间紧、任务重、任务多元化。“十二五”极地专项常规科学考察、工程建设与“三站”后勤物资补给等三大任务同时展开,其中“十二五”极地环境综合调查专项是首次开展的国家大型极地专项调查项目。
内陆考察队历经了极低气温、“地吹雪”、白化天气等极地天气和软雪带、蓝冰区、雪丘密集区、冰川裂隙等极端考验,以顽强的毅力克服了种种困难。26名队员在2012年1月4日晚间成功抵达位于南极内陆冰穹A地区的昆仑站。随后开展了深冰芯导向孔钻探、巡天望远镜安装及昆仑站区天文仪器维护,并开展冰盖探测、测绘、冰川及气象等科考项目。
在南极地区,海豹是能上陆地和冰架最大的哺乳动物,它的分布和数量的变化直接影响着南极磷虾、鱼类和头足类海洋生物、企鹅及海豹种群和数量的改变,也是南极生物链中举足轻重的一环。因此,对海豹生物、生态学的研究,在全球海洋、特别是极地生态系统研究中有着重要的科学意义和潜在的经济价值。第28次南极考察队对栖息在长城站附近的海豹进行行为学及其栖息地环境状况研究,该项目获得了国家海洋局公益性项目的资助,经研究,可更好地了解海豹的行为样式、生活习性和栖息环境特征,为中国极地海洋兽类研究和野生海豹及其栖息地的保护积累必要的基础资料。
今日中国:北极科考与南极科考在研究考察的侧重点、目标方向等方面都有哪些差异?
曲探宙:北极科考重点是放在北极快速变化对中国气候的影响。中国地处北半球,北极对中国冬季寒潮、冻雨,春季沙尘暴和夏季暴雨都有直接的影响。因此,我们开展北极考察,主要是开展北冰洋海洋考察。南极科学考察重点是了解南极在全球变化中的作用。南极是开展各类科学研究的理想之地,范围包括从宇宙到高层大气,到地面的生物、地质、冰川,再到海洋和海底。中国在各个学科都有科学家参与考察与研究。
今日中国:有外国媒体称中国极地科考是“瞄准资源”,您怎么看待这一说法?中国的南北极科考各自对中国国家发展战略以及海洋发展战略有哪些意义?
曲探宙:环境与资源是当今全球经济社会可持续发展的瓶颈。“资源”应当是一个广泛的含义,包括油气、矿产、生物资源、空间、科技资源等,南、北极地区是资源的宝库,为人类的未来发展提供了重要来源。中国开展南、北极考察的目标是对极地海洋、气候、环境、生态系统等方面全面了解,增强对极地区域的科学认识,同时,科学考察也是认识资源和利用资源的基础。中国将进一步增强极地科学考察能力,加强对极地科学考察的国际合作,也会在国际条约和规则框架下参与极地资源的开发与利用。作为负责任的大国,中国将遵守国际规则,积极开展国际合作,与国际社会一道,增强人类对极地的科学认知,保护极地生态环境,促进极地和谐发展。
当下全球气候快速变化已成为一个公认事实,而南、北极地区正是这种变化的敏感区域,也是全球最大的制冷驱动器。认识极地在全球气候变化中的作用及对中国的影响,有助于对中国制定应对气候变化战略和措施。尤其中国是近北极国家,认识和了解北极对国家经济社会的可持续发展具有重要意义。
近年来中国极地科学考察研究表明,北极气候变化负面影响最大的是北半球中纬地区,中国也是其中之一,这种影响涉及社会生活的各个层面。极地气候变化对中国天气具有直接或间接的影响,进而改变区域降水量和降水分布格局;北极气候变化引起的气候异常将直接影响中国农业;极地海冰融化对中国沿海地区的安全和发展造成威胁,进而对中国沿海经济发展产生影响。气候变化加速了北极海冰的融化,从而为北极地区资源开发提供了更多的机遇,如北极航道的开通,将会大大缩短东亚地区到欧洲和北美的海上贸易航线,促进贸易;北极油气和矿产资源的开发也将为投资、贸易和技术创新提供了新的发展空间。中国是近北极国家,将积极关注这一区域的发展,与相关国家开展互惠互利的合作,为中国的社会经济可持续发展做出贡献。
今日中国:到目前为止,中国极地考察进行了哪些卓有成效的实验,有哪些引世人瞩目科研成果?
曲探宙:中国在南极内陆冰盖最高点,号称不可接近之极的冰穹A建立了昆仑站,并将自主研发的CSTAR小型望远镜在那里进行了常年观测,获得了大量宝贵星图。通过这几年的测试,证明昆仑站是地球上最好的天文观测地。在那里开展的低温材料试验,将对未来中国开展南极内陆自动化观测、深冰芯钻探等研究和耐低温建筑材料研制提供科学依据。在冰穹A进行深冰芯钻探,将开创中国冰川学研究的新纪元。南极航空冰雷达的研发,填补了中国在该领域的空白。
今日中国:极地考察在国际合作方面的进展如何?
曲探宙:中国自开展极地考察以来,就高举和平、科学的大旗,踊跃参与国际极地事务,积极开展对外交流与合作,在极地领域的影响力显著提高。
中国高度重视国际组织在极地事务中的作用,先后成为极地重要国际组织的成员,并逐步深入参与各项极地国际事务。1983年,经全国人大批准,中国加入了《南极条约》,1985年中国被接纳为《南极条约》协商国,获得了在国际南极事务中的决策地位。此后,从维护南极条约的宗旨和原则以及国际社会的共同利益出发,参与了国际规则制定的讨论,设立了中国的历史遗址,建立了南极特别保护区,通过了内陆站综合环评;1986年,中国成为南极研究科学委员会正式成员国,先后有两位科学家担任过该委员会的副主席,为制定国际南极合作研究计划积极工作;1988年,中国成为国际南极局局长理事会成员国,为促进极地后勤保障领域的国际合作做出了努力;2002年,中国成功承力、了南极研究科学委员会和南极局局长理事会会议,会议首次在中国的成功举办,充分表明了中国对极地科学和极地事务的高度重视,进一步提高了中国的国际声誉和国际地位;2006年,中国成为南极海洋生物资源养护公约成员国,开始全面介入南极海洋生物资源的利用和保护工作。与此同时,中国也积极而广泛地参与了国际北极事务:1996年,中国加入国际北极科学委员会,成为该委员会的第16个成员国,获得了北极科学事务的发言权;2005年,中国承办了北极科学高峰周会议,这是首次在亚洲召开的北极领域层次最高的会议,会议的成功召开,有力促进了中国北极科学考察的国际交流与合作,在会上,中国还以全票通过,成为新奥尔松科学管理者委员会的成员;在北极高峰周会议中,经过中国积极倡导,成立了泛太平洋北极工作组,成为中国在北极考察领域发挥影响的重要渠道;2007年,中国应邀成为国际北极理事会特别观察员国;与日本、韩国一起倡导发起成立了“极地科学亚洲论坛”,目前共有5个正式成员国,2个观察员国。是目前亚洲唯一的区域性极地科学合作组织,中国在这一组织中发挥了主导作用。在众多相关的极地国际会议中,我们始终坚持自己的原则立场,既体现了中国作为负责任大国的形象,又维护了国家权益,提高了中国在国际极地事务中的地位。
中国还开展了多种形式的极地领域多边或双边合作,密切了与有关国家的关系。我们多次派出高级别的视察慰问团赴中国极地考察站视察,并与友邻国和国外极地考察机构开展交流,增进了了解,促进了合作。2010年12月,国务委员刘延东同志率团亲赴南极长城站视察,并出席了中智极地研究合作协议的签署仪式,既极大地鼓舞和激励了广大极地工作者,又促进了中智两国在南极的全面合作;2010年冰岛总统来华访问,就中冰两国极地事务展开高层对话,2012年,温家宝总理访问冰岛,中冰两国签订了关于北极科考合作的协议,使极地成为中冰两国合作的重要内容之一;我们还以考察队和雪龙船为平台,开展了多项交流活动,多国科学家、后勤人员等参加了中国南北极考察,中国的考察队员也多次参加了德国、美国、挪威、瑞典、加拿大、日本、韩国等数十个国家的南极和北极考察,通过联合考察,扩大了中国的考察领域,加强了合作与交流;举办了多次双边和多边科学和后勤研讨会,其中,2007年召开了南极内陆DOME A研讨会,进一步凝练了科学目标,加强了该区域各项目间的了解和协调。2008年召开的东南极后勤合作研讨会,初步建立了由有关国家参加的东南极后勤合作机制,加强了各国东南极考察与研究规划和计划的协调。2009年开始,召开了多次中美关系讨论会极地圆桌会议,推动了北冰洋考察、天文观测的项目的讨论和合作;联合开展了多项极地科普教育活动,其中2008年与美、墨西哥、澳大利亚等国共同举办了国际青少年视频报告会,中外青少年分别作了报告,交流了对极地的认识和对未来的期望。同时,还与中挪合作开展了IPY“中国大学生迎接北极第一缕曙光的活动”,在大学生中引起了很大反响;此外,中国还开展了共同研究、人员互访、联合培养学生、后勤合作、共享设备设施、信息资料交流、学术讲座、签署合作协议等形式的合作,通过合作,进一步加强了交流,促进了科技、后勤工作的进步。