破冰北極點

焦雨辰

2023年7月，中國科學技術大學環(huán)境科學與工程系、極地環(huán)境與全球變化安徽省重點實驗室特任副研究員樂凡閣，作為中國第13次北極科學考察隊隊員，前往北極開展北冰洋大氣化學組分的走航觀測工作。此次北極科考，是中國科考隊首次整體到達地球的最北端——北極點。

為何此時去北極

2023年7月12日，中國第13次北極科學考察隊乘坐“雪龍2”號極地科考破冰船從上海出發(fā)，9月5日到達北極點，9月27日返回上海，歷時78天，總航程1.5萬余海里。

為什么選擇在這個時間段去北極？樂凡閣解釋，主要是由于該時段正值北極夏季，大量北冰洋海冰開始融化，海冰消失或變薄，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，也有利于露天科考工作的開展。

此次北極科考期間，北冰洋的氣溫多在0℃上下，冷的時候氣溫約為零下9℃，這實際上比中國很多地方的冬天還要暖和。由于科考船內(nèi)實現(xiàn)了空調(diào)全覆蓋，因此科考隊員在室內(nèi)僅需穿一件短袖加一件外套。當隊員們?nèi)ナ彝獠杉瘶悠坊蜃霈F(xiàn)場觀測及實驗時，就會穿上科考隊配發(fā)的厚重保暖服，俗稱“企鵝服”。它能經(jīng)受零下70℃的嚴酷考驗，并且外層采用較為結(jié)實的、具有防水性能的材料，非常適合極地野外科考作業(yè)。在風雪天氣時，隊員們還會全副武裝，戴上配發(fā)的棉帽、面罩、手套，穿上雪地靴等保暖裝備。

過去數(shù)十年來，在溫室效應導致的全球氣候變暖背景下，北極的增暖幅度達到全球平均水平的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，由于諸多環(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)境污染物輸入的重要匯集區(qū)。

在此次北極科考中，樂凡閣重點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1萬米左右的垂直斷面，開展大氣氣溶膠激光雷達走航連續(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)性有機化合物的現(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，樂凡閣發(fā)現(xiàn)夏季北冰洋粗氣溶膠顆粒的濃度高值主要集中在1000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。3000至6000米高空大氣的氣溶膠傳輸過程也較為頻繁，其來源以及氣候、環(huán)境效應值得關注。

此外，基于海洋及大氣污染物汞的走航同步觀測進一步顯示，夏季北冰洋邊緣冰區(qū)很可能是北極大氣汞的重要來源。下一步，樂凡閣將對北冰洋氣溶膠及污染物的遷移、轉(zhuǎn)化機制及其氣候、環(huán)境效應開展深入探究。

南極北極大不同

樂凡閣說，在中高緯度海域時，他們常常能看到成群的海豚及海鳥，偶爾還可以遇到鯨魚。但進入北極圈后，由于環(huán)境比較惡劣，大面積的海冰覆蓋，沿途的生物少了許多，一般只有零星幾只海鳥。

而作為北極標志性物種的北極熊，在整個科考期間只出現(xiàn)過兩次，樂凡閣見過一次，那是航次里第一次有北極熊出沒。那頭成年北極熊離船大概有三四百米遠，它膽子較小，看到“雪龍2”號這個龐然大物時，就迅速逃離了。

第二次遇到北極熊，大概是在當?shù)貢r間凌晨1點，這導致包括樂凡閣在內(nèi)的很多隊員都沒看見。據(jù)親眼見過的隊員描述，這次遇到的是北極熊一家子，一頭母熊帶兩頭小熊出現(xiàn)在船頭位置，離船比較近，大概只有不到100米。

2017年11月，當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次南極科學考察。作為同時參加過南、北極科考的隊員，樂凡閣說北極和南極在體驗方面有兩大不同。第一是南極沿途可以碰到很多生物，有企鵝、海豹、虎鯨等，讓人感受到南大洋的勃勃生機；而北極的生物則少很多，一般只有零星幾只海鳥，北極熊的出現(xiàn)也是極低概率事件。第二是南極有南極大陸。南極科考時，沿途可以欣賞遠處南極大陸的風景，在中國南極中山站等站區(qū)補給期間，隊員們可以踏上南極大陸，親身感受這片地球最南端大陸的土地與空氣。而北冰洋科考時始終只能與海為伴，沒有登上陸地的體驗。

到達北極點是意外之喜

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”號極地科考破冰船克服多重困難，于2023年9月5日13時55分搭載中國第13次北冰洋科學考察隊到達北極點。

在此之前，中國科考隊從未踏上過這個具有地理象征意義的位置。此次科考也并未把到達北極點列為任務?！捌鋵崳畛醪]有計劃去北極點。但是前期我們各個組的工作比較順利，節(jié)省出了一部分時間，為后面沖擊北極點提供了一個時間窗口。”樂凡閣說。

9月5日，天氣晴，冰情條件比較合適，這為破冰船的駛?cè)胩峁┝擞欣麠l件?！爱敃r溫度比較高，冰融化了很多，我們一路通過冰間的水道北上，前進速度很快。”提及當時的場景，樂凡閣非常激動。

通過本次在北極點的實地考察，科考隊發(fā)現(xiàn)北極點區(qū)域?qū)嶋H上是典型的浮冰區(qū)環(huán)境，景色平平無奇，與北冰洋其他區(qū)域沒有明顯的特征差異。但到達北極點意義重大，不僅刷新了中國航海最北紀錄，積累了寶貴的極地航行和應對設備故障的經(jīng)驗，而且科考隊在北極點區(qū)域重點圍繞大氣、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)，填補了該區(qū)域調(diào)查數(shù)據(jù)的空白。

科考隊還在北極點舉行了慶?；顒印贩查w與隊友們一起繪制了北極點紀念路標，上面標注了北極點到各位科考隊員家鄉(xiāng)或工作地點的直線距離。

自1998年中國科大極地環(huán)境研究室教授孫立廣和博士生謝周清首次參加中國第15次南極考察以來，實驗室已陸續(xù)派出近70人次參加中國南北極科學考察，取得了一系列創(chuàng)新性科研成果。相關論文先后在《自然》等期刊發(fā)表。2017年，中國科大極地環(huán)境研究室獲批成為極地環(huán)境與全球變化安徽省重點實驗室。

極地是全球變化的敏感區(qū)域。未來，中國科大還將進一步推動國產(chǎn)先進裝備在極地環(huán)境觀測和探測中的應用，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，深入認識極地多圈層的相互作用過程和機制。

責任編輯：丁莉莎