極地研究是地球科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域，當(dāng)前全球變暖正在深刻改變著極地氣候環(huán)境，對當(dāng)?shù)啬酥寥虻拇髿狻⒀罅鳌⑸鷳B(tài)乃至北極航道開通等都有著重要的影響。因此，對極地開展持續(xù)的科學(xué)考察具有重要的科學(xué)及現(xiàn)實(shí)意義。
今年7月份，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（以下簡稱中國科大）環(huán)境科學(xué)與工程系、極地環(huán)境與全球變化安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特任副研究員樂凡閣作為中國第13次北冰洋科學(xué)考察隊隊員，前往北極開展北冰洋大氣化學(xué)組分的觀測工作。
日前，樂凡閣講述了他的科考經(jīng)歷。北極科考?xì)v時多長時間？為何要選擇這個時間段去北極？期間開展了哪些工作？如何在寒冷的天氣下開展科研工作？南北極科考有什么不同？
樂凡閣與隊友們一起制作的標(biāo)注北極點(diǎn)到合肥距離的路牌。樂凡閣供圖
北極科考?xì)v時多長時間？
樂凡閣介紹，今年北冰洋科考隊于7月12日乘坐雪龍2號科考破冰船從上海浦東新區(qū)國客碼頭出發(fā)，9月5日到達(dá)北極點(diǎn)，9月27日返回上海，歷時78天，總航程1.5萬余海里。
此次北極科考，也是中國科考隊首次整體到達(dá)地球的最北端——北極點(diǎn)。
7至9月份正好是北極的夏季，北冰洋海冰開始大量融化，海冰消失或者變薄，為破冰船在冰區(qū)的行駛創(chuàng)造了有利條件。此外，北極的夏季氣溫相對較高，又伴隨極晝現(xiàn)象，有利于露天科考工作的開展。
北極科考開展了哪些工作？
過去數(shù)十年來，在溫室效應(yīng)驅(qū)動的全球氣候變暖的背景下，北極的增暖幅度達(dá)到全球平均水平的2至3倍，成為全球氣候變化最敏感的地區(qū)之一。而北極大氣氣溶膠的傳輸、生成、排放對北極氣候的調(diào)控有著重要作用。
此外，由于眾多環(huán)北冰洋陸地河流的匯集及陸源大氣傳輸，加上低溫環(huán)境下凍土、海冰介質(zhì)等的封存作用，使得北極成為北半球環(huán)境污染物（如汞等）輸入的重要匯集區(qū)，對北極生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險及影響值得重視。
針對以上研究背景，此次北極科考中，樂凡閣重點(diǎn)對極地氣溶膠及大氣、海洋污染物開展觀測采樣工作。觀測工作包括對北冰洋大氣自表層至高空1萬米左右垂直斷面開展大氣氣溶膠激光雷達(dá)走航連續(xù)觀測、痕量氣體及大氣、表層海水汞的在線高分辨觀測等；采樣工作包括大氣氣溶膠顆粒及其前體物——揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs的現(xiàn)場采樣以及自表層至近底層海洋垂直剖面海水的采集等。
根據(jù)對采集數(shù)據(jù)的初步分析，發(fā)現(xiàn)夏季北冰洋粗氣溶膠顆粒的濃度高值主要集中在1千米以下的低層大氣，初步判斷可能與北冰洋海鹽氣溶膠排放有關(guān)。高空（3至6千米高度）大氣的氣溶膠傳輸過程也較為頻繁，其來源以及氣候、環(huán)境效應(yīng)值得關(guān)注。
此外，基于海洋以及大氣污染物汞的走航同步觀測進(jìn)一步顯示，夏季北冰洋邊緣冰區(qū)很可能是北極大氣汞的重要來源。后續(xù)將進(jìn)一步對北冰洋氣溶膠及污染物的遷移、轉(zhuǎn)化機(jī)制及其氣候、環(huán)境效應(yīng)開展深入探究。
北極極寒環(huán)境下如何工作？
樂凡閣介紹，此次北極考察期間，北冰洋的氣溫多在0℃上下，冷的時候氣溫約為零下8、9℃，這實(shí)際上比中國很多地方的冬天還要暖和一些。科考船室內(nèi)還實(shí)現(xiàn)了空調(diào)全覆蓋，因此在室內(nèi)穿一件短袖、一件外套就會比較舒服。
當(dāng)他們?nèi)ナ彝獠杉瘶悠坊蛘咦霈F(xiàn)場觀測及實(shí)驗(yàn)時，就會穿上科考隊配發(fā)的厚重保暖服，俗稱“企鵝服”，能經(jīng)受零下70℃嚴(yán)酷考驗(yàn)，保暖率超50%，并且外層采用較為結(jié)實(shí)的、具有一定防水性能的材料，非常適合極地野外科考作業(yè)。在風(fēng)雪天氣時，他們還會“全副武裝”，帶上棉帽、面罩、手套、雪地靴等保暖裝備，保證在極地寒冷環(huán)境下依然可以正常工作。
北極熊一家子。孫虎林 攝
在北極有沒有看見北極熊？
樂凡閣表示，實(shí)際上，在中高緯度海域時，時常可以看到成群的海豚及海鳥，偶爾還能碰到鯨魚。進(jìn)入北極圈以后，由于環(huán)境比較惡劣，大面積的海冰覆蓋以及寒冷天氣，沿途的生物就少了很多，一般只有零星的海鳥，海豹、鯨魚等基本上沒怎么碰到過。
對于北極標(biāo)志性的北極熊，整個科考期間只出現(xiàn)過兩次，樂凡閣只見過一次。第一次北極熊出沒，一只成熟期的北極熊離船大概有三四百米遠(yuǎn)，看得也不是很清楚。北極熊膽子比較小，可能是之前從未見過雪龍2號這個龐然大物的緣故，北極熊看到后就逐漸逃離，直至消失。
第二次北極熊出沒是北極熊一家子，一只母熊帶兩只小熊出現(xiàn)在船頭位置，離船也比較近，大概只有不到100米，但是由于出現(xiàn)時間很晚，大概在當(dāng)?shù)貢r凌晨1點(diǎn)，包括樂凡閣在內(nèi)的很多隊員都沒看見。
北極和南極有何不同？
2017年11月，當(dāng)時還是碩士研究生的樂凡閣參加了為期6個月的中國第34次南極科學(xué)考察。
樂凡閣說，北極和南極就體驗(yàn)上來說有兩點(diǎn)很大的不同。第一是南極沿途可以碰到很多生物，經(jīng)常可以碰到搖頭晃腦的企鵝、憨態(tài)可掬的海豹、群體行動的虎鯨等，令人感受到南大洋的勃勃生機(jī)；而北極的生物則少很多，一般只有零星的海鳥，北極熊的出現(xiàn)也是極低概率事件。
第二就是南極有南極大陸。南極科考時，沿途靠近大陸可以欣賞遠(yuǎn)處南極大陸的風(fēng)景，在中國南極中山站、難言島新站等站區(qū)補(bǔ)給期間，隊員們踏上南極大陸，親身感受這片地球最南端大陸的土地與空氣。而北冰洋科考始終只能與海為伴，期間沒有登上陸地的體驗(yàn)。
陽光下的北極冰原。樂凡閣 攝
在北極點(diǎn)的體驗(yàn)是怎樣的？
樂凡閣說，此次北極科考一個具有里程碑意義的事件便是雪龍2號克服多重困難，于2023年9月5日13時55分承載著整個第13次中國極地科考隊到達(dá)北極點(diǎn)。
通過本次科考的實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)北極點(diǎn)區(qū)域?qū)嶋H上是典型的浮冰區(qū)環(huán)境，景色上“平平無奇”，與北冰洋其它區(qū)域并沒有明顯的特征差異。但到達(dá)北極點(diǎn)意義重大，不僅刷新了中國航海最北紀(jì)錄，積累了寶貴的航行和設(shè)備故障應(yīng)對經(jīng)驗(yàn)，而且科考隊在北極點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)圍繞大氣、水文、生物及海冰情況開展冰站調(diào)查和海洋綜合調(diào)查作業(yè)，填補(bǔ)了在該區(qū)域調(diào)查數(shù)據(jù)的空白。
此外，科考隊員們在這里開展了系列紀(jì)念活動。樂凡閣與隊友們一起繪制了北極點(diǎn)紀(jì)念路標(biāo)，上面標(biāo)注了北極點(diǎn)到不同隊員家鄉(xiāng)或工作地點(diǎn)的直線距離，并與路標(biāo)合影留念，喜悅與幸福感油然而生。
樂凡閣表示，這次北極之旅是一次收獲滿滿的經(jīng)歷。不僅領(lǐng)略了難得一見的北冰洋獨(dú)特風(fēng)景，到達(dá)了地球最北端——北極點(diǎn)，看到了北極的特有物種北極熊，還進(jìn)一步積累了野外考察的經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了在艱苦環(huán)境下工作、并獨(dú)立思考解決問題的能力。在科考旅途認(rèn)識了很多好朋友，在北極一起工作、下冰，工作之余一起唱歌、打牌，在沒有網(wǎng)絡(luò)的世界里談天論地。
中國第13次北冰洋科學(xué)考察隊合影。裴佳豪 攝
繼續(xù)向極地進(jìn)發(fā)
自1998年，中國科大極地環(huán)境研究室（2017年獲批為極地環(huán)境與全球變化安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)）孫立廣教授和博士生謝周清首次參加中國第15次南極考察以來，實(shí)驗(yàn)室陸續(xù)派出近70人次參加中國南北極科學(xué)考察，在極地生態(tài)環(huán)境以及海洋大氣環(huán)境化學(xué)方向取得了一系列創(chuàng)新性科研成果，先后在《自然》及子刊等權(quán)威刊物發(fā)表。
極地是全球變化的敏感區(qū)域。現(xiàn)為中國科大教授、實(shí)驗(yàn)室主任的謝周清介紹，12月中下旬，中國科大2位博士生將要執(zhí)行國家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目“全新世南極企鵝盛衰與棲息地變化及其對大氣海洋變化的響應(yīng)”的野外考察任務(wù)，除了在我國南極長城站附近的企鵝聚居區(qū)開展調(diào)查，還將與智利科研人員合作，對南極半島多個企鵝聚居區(qū)進(jìn)行調(diào)查采樣。
謝周清表示，未來，他們還將進(jìn)一步推動國產(chǎn)先進(jìn)裝備在極地環(huán)境觀測和探測中的應(yīng)用，獲取高時空分辨率的大氣、海洋、海冰和生態(tài)要素數(shù)據(jù)，結(jié)合地質(zhì)記錄的歷史重建，深入認(rèn)識極地多圈層的相互作用過程和機(jī)制。
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