北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

前不久,《自然》杂志公布了2020年度十大科学人物,其中七位和今年这场新冠疫情大流行有关。不过,疫情的话题我们聊的其实有点多了,我们这次换一个话题,聊一个非常冷僻,而且确实非常冷的话题——北极科考。

前不久,《自然》杂志公布了2020年度十大科学人物,其中七位和今年这场新冠疫情大流行有关。不过,疫情的话题我们聊的其实有点多了,我们这次换一个话题,聊一个非常冷僻,而且确实非常冷的话题——北极科考。

北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

(维雷纳·莫哈普)

这十大科学人物之一的一位女性科学家维雷纳·莫哈普(Verena Mohaup),作为一项国际北极科考任务的德国后勤负责人,在科考船冻在海冰中的一整年时间里,努力保障了约300名研究人员面对极端天气、北极熊、漫漫长夜等极端气候下的人身安全和心理健康。

难以想象,这名女科学家和她的团队要付出多大的努力和智慧,才能保障这样一艘科考船和全体科考船员平安归来。

对于大多数国人而言,极地都是一个可以忽略的存在。就在我们热衷讨论究竟是北方冷还是南方冷的时候,我们可能更会好奇,为什么好端端一群科学家要把自己送到北极点,在浮冰里冻上一整年?可能热衷冒险的朋友们甚至都会有点跃跃欲试,想问问去北极的旅游路线多少钱了。

去往北极的旅游线路是没有的,但这不妨碍我们一同跟随这艘科考船和莫哈普的故事,来展开一次线上的极地探险,看下他们到底会遇到怎样的情况,要做哪些事情,并找寻哪些答案。

北极:一个不欢迎人类的大冰原

在有关极地科考的新闻里,我们通常听到的大多是南极科考的项目,不止是因为南极有可爱的企鹅而北极只有凶猛的北极熊,而是因为南极是比北极更容易抵达和进行科考的地区。

北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

(中国北极科考站——黄河站)

要知道我们在南极大陆就有五个科考站,而我们在北极地区则只有一个科考站——黄河站,建在在北极圈内的斯瓦巴尔群岛当中最大的西斯劈刺卑尔根岛上。

根据1925年中国当时的北洋政府和其他28国签署的《斯瓦尔巴条约》,中国在斯瓦巴尔群岛上也拥有同其他签约国一样的科研、通行、经济开发等权利,也就是这里相当于中国的一块北极“飞地”。

另一个有趣的知识点是,挪威政府在这座岛上建有一个全世界最大植物种子库,在这个种子库中储藏着地球上450万种种子样本,防止环境变化或一旦发生毁灭性灾难导致这些物种灭绝,确保人类食物的多样性。

北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

就整个北极地区而言,它包括了北极圈以北的广大区域,涵盖极区北冰洋、边缘陆地海岸带及岛屿、北极苔原和最外侧的泰加林带,总面积有2100万平方千米。

北极地区也有春夏秋冬之分,但像是被折叠一样,冬季占了一半,春秋、夏季各只有两个月。在短暂的7-8月的夏季,在北极圈附近的广袤荒野可以看到葱葱郁郁的植被和忙着繁衍后代的动物,丰富的食物链保证了这些动物在夏季获得足以挨过漫长冬季的营养和脂肪,北极熊是站在食物链顶端的那个仔。而在北冰洋下面,也生活着各种鱼类、海豹、海象和鲸鱼。

其实在北极圈附近已经遍布人类的足迹,最广为人知的就是这里的原住民因纽特人,他们与北极的生态环境保持着脆弱的平衡,但是随着工业革命的进行,更多的开拓者来这里发现了煤炭、石油和动物皮毛,将北极圈内变成一个热闹的地方。

实际上,北极并不欢迎人类。每年只有包括科考人员在内的1000多人登上北极冰原,而南极大陆每年有2万人。

覆盖在北冰洋上面的则是一块巨大的海冰,漫长的冬季里会处在极夜的黑暗中,温度低至零下三十到五十摄氏度,冰封千里,形成一个约有1000~1100万平方千米的巨大冰盖,而到夏季则约有749~800万平方千米,从覆盖海洋总面积的73%缩减到23%。

海冰处在不断的运动和漂移过程中,漂落到北冰洋中的浮冰山会对过往的船只造成巨大的威胁。1912年的著名的“泰坦尼克号”首航,就是不幸地撞到了一块冰山而沉没。

北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

如果要在北极冰盖进行科学考察,那就根本无法在冰原上建立任何固定的科考点,而是只能用直升飞机或科考破冰船的方式深入到极地中心。

一般来说,北极科考通常是在春夏季节进行,而且更容易深入到冰盖中心,但是一次可是一下呆一年,而且要在冬天把自己冻在北极的浮冰里,这确实是一次大胆的冒险。

MOSAiC:一场389天的极地冰冻科考

去年9月,在俄罗斯破冰船“费德诺夫院士”号的护送下,德国的科考破冰船“极星号”,从挪威的特罗姆索港起航,途径斯瓦尔巴特群岛,深入到海冰深处,然后关机抛锚,与一个巨大的浮冰冻在一起。由此“北极气候多学科漂流冰站观测计划”(英文首字母缩写为MOSAiC)正式拉开序幕。

北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

MOSAiC的计划是将船抛锚在北纬85°的一块海冰上,在北冰洋随着浮冰漂流一年,从2019年9月至2020年10月。这一计划成为人类有史以来规模最大的国际联合北极科学考察项目,总共有17个不同国家的600名专家参与,其中“极星号”上的常驻人员有300人,通过飞机进行物资的补充和人员的替换。

北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

在科考启动仪式上,MOSAiC首席科学家、德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所的马库斯·雷克斯(Markus Rex)表示,这次计划是首次在冬季测量北极中央区域的气候变化过程,可以首次全面了解整个北极区域的气候变化,并在气候模型中予以准确表达。也就是说,在科考船随冰漂流的一年中,科学家们要通过实地观测来获取北极气候变化的数据,特别是冬季的数据,来预测气候变暖对北极的影响。

根据《自然》杂志的介绍,维雷纳·莫哈普是德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所的女科学家,职务则是MOSAiC计划的后勤负责人,主要工作就是保障其他科研人员能够安心、安全做科研。

北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

(极星号科考船)

实际上,这一工作并不轻松。在北极冰盖的极端条件下,科考人员要面临长达半年的极夜时间,忍受零下几十度的极端低温,在外出科考的时候,还可能受到北极熊袭击的威胁。但凡其中出现一丝纰漏,都有可能造成科研人员的生命危险或身体冻伤。

为保证人们的人身安全,莫哈普在科考船出发前,就为所有的科学家设计了安全培训课程,并且在挪威进行了实际授课,教人们如何穿着救生衣跳海,依靠冰锥从海湾里逃出。此外,还有像模拟从坠毁的直升机中逃生等训练。

在极地考察中,莫哈普还有一项职责就是保障外出考察者的安全。根据《自然》杂志的采访,有一次莫哈普和她的同事被困在一块浮冰上,而一只北极熊在10米开外准备发动袭击。幸好他们备有信号弹和无线电,及时向“极星号”发出求助信号,直到直升机赶到,他们获救,莫哈普才避免射杀这只北极熊。

北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

除了生存问题,莫哈普和团队还需要帮助科考队员解决心理问题。长期孤寂的科考生活和单调的极地环境,会使人们情绪容易低落、抑郁。为了让科考队保持高昂的情绪,莫哈普安排了许多娱乐活动。她组织科学家们在冰上滑雪、远足、踢足球,生篝火、建冰屋,还在圣诞老人的故乡庆祝了圣诞节和新年。

根据一位中国科考队员的记录,科考船上也有很多难得的乐趣。比如在船尾的防熊岗哨上写着“欢迎进入MOSAiC马戏团,祝玩得开心”。这句话的意思是如果你从岗哨看下去,就可以看到冰面上有不同的科学家在分组进行的科研工作,像监控雪坑、安装设备、放飞探空气球、驾驶雪地摩托等。幽默才是一种化解孤寂生活的最好方式。

正是因为莫哈普及其团队的一系列工作,在长达一年的时间里,MOSAiC计划顺利进行,过程中只出现了一起严重的冻伤病例,而其他的科研人员都平安完成了任务,顺利返航。

“无冰北极”:肉眼可见的北冰洋消失

根据资料介绍,人类其实早已在北极展开过这种野外漂流。在19世纪晚期,挪威探险家弗里德约夫·南森曾开创性地尝试过三年的野外漂流工作,试图抵达北极点。前苏联科学家也从上世纪30年代尝试在北冰洋的浮冰上设置观测基地。最近的一次北极漂流考察则已经是上世纪90年代末。

现在,由于冬季冰层厚度缩减,海冰破碎、移动等不稳定因素导致危险系数增加,建立漂流观测站工作已经停止,而且过去的20年,海冰状况出现了显著变化,过去的数据已经不能说明显著北极海冰的状况,科学家也无法描述近几十年来气候变化过程中随之发生的海冰物理过程变化。

北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

(MOSAiC科学家在冰上设置气象设备)

因此,这一次MOSAiC的目标,就是获取关于大气、海洋和海冰相互作用及其对生态系统影响的现场数据,以便更好地了解北极气候的变化及其在全球范围内的作用。MOSAiC主要是要收集大气、海冰、海洋、生态系统和生物地球化学循环五个学科的数据,以增进对气候系统各组成部分相互作用的了解。

此外,科考队拥有最先进的监测技术和设备,以及世界各地北极科学的著名专家和最完善的后勤保障,以及1000万欧元的数据研究资金,为此次人类了解北极的近况提供了最全面的机会。

在返航后召开的新闻发布会上,科考负责人马库斯·雷克斯说:“在返回之前,科学家们亲眼目睹了全球变暖对北极冰层的巨大影响。我们目睹了北冰洋是如何消亡的,当我们透过船窗向外看,或者走在脆弱的冰面上时,都会看到这一过程。”

据研究,目前北极变暖的速度是全球其他地区的两倍,这导致海冰迅速消失。如果人类不积极应对全球变暖,那么夏季的北极将变成“无冰北极”。

现在,北极地区被看作“气候变化的震中”,MOSAiC观测到的2019年冬天的温度几乎比125年弗里德约夫·南森开创性的北极探险中体验到的温度高出近10度。目前,从北极地区带回来的100TB的数据和1000多个冰样本正在陆续进行数据分析当中。长达一年的现场观测数据将会显示北极气候的变化及其在全球范围内的作用,或者对中高纬度地区天气和气候的影响。

北极科考:我们为什么要在北极呆上一年?

根据资料的介绍,这一次科考的数据将会通过数据共享平台,供所有参与者和对本次考察有贡献的研究人员使用,而等所有数据经过质量控制后,将在2023年前向公众开放。科学分析和气候模拟一旦完成,将为公众重新认识全球,尤其是北极气候变化的整体状况提供依据。

对于参加这场科考的队员来说,有一个非常直观的认识,那就是去年北极的冰层异常的薄。

有些科考队员站在冰层上会体验到一个“神奇”时刻,那就是“如果你集中精神,你能感觉到它在移动”。

对于我们这些身处温暖纬度的人们来说,这确实不是一个非常好的信号。冬天调低下暖气温度、夏天调高下空调,可能是我们能够“问候”北冰洋的最好方式了。

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