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北极探秘

2021-05-27 09:54:27    来源: 中国自然资源报    作者:赵宁

在北极圈内斯匹次卑尔根群岛的新奥尔松,坐落着我国首个北极科学考察站——中国北极黄河站。

黄河站于2004年建成,是我国继南极长城站、中山站之后的第3座极地考察站。2019年10月,黄河站被自然资源部列为野外科学观测研究站,成为“北极黄河站地球系统科学野外科学观测研究站”,依托单位为中国极地研究中心。

黄河站成立以来,我国科学家在此深入开展北冰洋海洋、海冰与大气相互作用等一系列综合调查,获取了大量宝贵数据和样品,为研究北冰洋海洋环境快速变化及其生态和气候效应问题,进而研究北极气候变化及其对我国气候的影响机理提供了第一手资料,进一步提高了我国北极科学研究水平和创新能力,我国在国际北极事务中的影响力也逐步增强。

从无到有的黄河站

1999年,中国完成首次北极科学考察,已经具备北冰洋考察能力。但是在北极仍然没有立脚点。因此,在北极建设自己的科学考察站成了中国北极考察事业发展的重中之重。

北极是全球变化科学研究的前沿区域,在北极建立科学考察站将为我国开展相关科学研究提供一个基础性的支撑平台,为开展全球气候变化及其对我国气候和环境的影响、日-地能量传输等重大科学问题研究提供基础数据,对提高我国基础科学、应用技术研究水平和实施国民经济可持续发展具有重要意义。

与南极洲不同,北极不是大陆,其核心区域是被冰雪覆盖的北冰洋,在漂浮的海冰上并不适合建立常年有人值守的考察站。而北冰洋周围的陆地,包括所有的岛屿早已被环北极国家并入了版图。但是,历史给中国人留下了一个机遇。

斯匹次卑尔根群岛在12世纪由挪威人最早发现,1920年,英国、美国、挪威等18个国家在巴黎签订《斯瓦尔巴条约》,将整个群岛的主权划给挪威。1925年,中国、苏联、德国、芬兰、西班牙等33个国家也加入了该条约。根据条约,我国作为《斯匹次卑尔根群岛条约》缔约国,拥有条约中规定的包括科学考察在内的相应权利,这使我国在挪威该地区建立科学考察站具有了法律依据。

2004年7月28日,我国正式在斯匹次卑尔根群岛建立黄河站,成为第8个在这里建立北极科考站的国家。黄河站的建立,完成了我国南北两极考察站的初步布局。

2005年,我国被接纳为新奥尔松科学管理委员会第8个正式成员;2007年,成为北极理事会特别观察员国;2013年,成为北极理事会的观察员国,发布了《中国的北极政策》白皮书,明确提出中国作为“近北极国家”是北极事务的重要利益攸关方。

北极考察的重要支撑

自2004年中国第一支北极考察队远赴新奥尔松至今,黄河站已建设成为一座在北极地区跨学科、功能完善、开放式的综合考察研究基地。

黄河站主体为一栋两层建筑,总面积为567 平方米,包括分析实验室、生态与冰雪环境监测实验室、空间大地测量与大气环境监测实验室、极光观测室、储藏室、屋顶平台和观测小屋等,建筑外设有观测场地。站上已配备基本的高空物理观测设备、生态环境样品预处理设备、气象观测设备、大气气溶胶及污染物采样设备、卫星大地测量设备和公共实验平台等。

来自自然资源部有关机构和国内科研院所、高校的研究人员,在这里开展了多个专业方向的科学监测及研究工作,并取得了一系列科学成果。据统计,2004年~2019年期间,黄河站共支撑保障240余个考察项目的执行,住宿考察人员600余人次。

在气象与大气环境监测方面,黄河站开展了包括风速、风向、气温、气压、湿度、能见度、云量、天气现象、四分量辐射和湍流通量等以及大气内持久性有毒物质的观监测,以了解新奥尔松地区的基本气象要素及大气污染物的分布,为全球气候变化及污染物分布状况提供基本资料。

在海洋生态环境监测方面,黄河站开展了包括对冰川融水及近岸海域常规站位不同层深中的温度、盐度、营养盐、叶绿素、浮游生物多样性观监测,以及海水和沉积物中持久性有毒物质的采集与分析,了解近岸海域浮游生态系统的组成和变化,为极地海洋生态环境对全球气候变化的响应提供基本资料。

在陆地生态环境监测方面,黄河站开展了土壤生境基础要素,包括温度、湿度、pH值及土壤中环境营养因子和理化性质浓度等,土壤及生物体内持久性有毒物质,以及土壤微生物多样性及陆地植被多样性的监测研究,并对生物基因资源和微生物物种资源进行采集分析,同时对淡水湖泊中沉积物的元素分布和污染物状况进行了分析,了解陆地生态系统的组成和变化,为极地陆地生态环境在全球气候变化下的变迁提供基本资料。

在空间环境监测方面,黄河站开展了包括地磁场活动、电离层活动及极光活动监测与研究,为空间环境预报提供物理依据,探索近地空间环境的有效监测途径和预报方法,了解极区等离子体波对太阳活动的响应和行星际事件的相关性,并为空间灾害性天气预报提供参考。

在雪冰环境监测方面,黄河站开展了包括冰川表面物质平衡、冰川运动、冰川温度、冰川气象、雪-气界面过程的监测与研究,了解现代冰川运动特征、演化历史以及对环境变化的反馈,为海平面上升和北极航道的利用提供基础资料。

作为一个极地研究国家平台,黄河站一方面积极为国内外极地生物生态、雪冰环境、高空大气等科学研究提供支撑,同时依托“国家极地数据中心”,为国内外科研人员提供野外站共享数据和下载服务。

借助黄河站,我国北极科学研究取得了累累硕果。中国极地研究中心副主任、北极黄河站地球系统科学野外科学观测研究站站长张北辰介绍,自建站以来,黄河站承担了极地专项、国家自然科学基金重点基金项目、海洋公益项目、国家重点研发计划、中-挪国际合作项目等众多项目的现场实施,发表相关论文近200篇,其中SCI论文约80篇。

聚焦全球气候变化

近年来,在全球气候变暖、北极冰雪融化加速和经济全球化、区域一体化不断深入发展的背景下,北极在经济、科研、环保、航道等方面的价值不断提升,受到国际社会的普遍关注。中国在地缘上是“近北极国家”,是陆上最接近北极圈的国家之一。北极的自然状况及其变化对中国的气候系统和生态环境有着直接的影响,进而关系到中国在农业、林业、渔业、海洋等领域的发展。

此前,中国北极考察主要是以船基为依托的海洋调查。若要完整认识北极气候和环境变化,还需开展北极地质、冰川、冻土、陆地生态调查,及以陆基为支撑的大气科学、空间科学等学科的观测研究。黄河站的建立为开展陆基学科研究奠定了基础。

“作为近北极国家,未来中国科学家利用北极平台开展的自然科学研究将越来越多,国际合作也将越来越深入。”张北辰说。

张北辰表示,未来北极黄河站将以服务于国家需求“研究北极气候系统变化对我国气候环境的影响、地球外层空间的开发利用与北极航道的安全通行”为目标,集中研究北极地球系统与气候变化,推进北极考察业务化,增强我国极地科技国际合作能力,提升我国极地科学研究水平。

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