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[文汇讲堂] 110期主讲精华版|杨惠根:南极利用,中国与世界分享发现

2017-05-10袁琭璐 李念文汇讲堂

编saying



中国在登上南极洲后的30年中有何作为?如何开发和保护正在冰雪消融的北极?极地的中国梦是如何展开的,前景如何?5月6日下午,中国极地研究中心主任杨惠根、上海国际问题研究院副院长杨剑做客第110期文汇讲堂,分别主讲《南极洲,中国登陆之后》与《北极圈:中国的起点与命运共同体》。5月7日讲堂微信刊发现场精彩互动及讲座前“极地人”圆桌交流精要。5月8日刊发现场对话和线上互动。(见文末相关链接)


今日与您分享主讲嘉宾杨惠根的演讲整理版,明日与您继续分享主讲嘉宾杨剑的演讲整理版。



主讲之一


历经30年科考路,从大国迈向强国

杨惠根:南极利用,中国与世界分享发现

从小喜欢仰望星空,所以成了一名空间物理工作者。物理世界速度最快的是光速,但比光更快的是思想,今天对话,很高兴我有机会通过杨剑院长仰望思想的星空。作为科学研究工作者,我们去南极寻找自然的奥秘,正如如澳大利亚探险家莫森在《暴风雪的夜晚》所言,“这里总有一些不可名状的东西,让人感到疏远,却牢牢地攫住了我们的灵魂。”澳大利亚的一个南极考察站以莫森的名字命名,他说出了极地工作者的心声。


今天,我从三个方面分享自己的一些思考:重新审视南极,它意味着什么?中国30年南极科考的征程是如何走过的?今后中国南极研究的目标是什么?


南极是什么?

控制全球气候甚至人类命运


首先,看看人类探索认识南极的历史,迄今组织的四次国际极地年为其提供了一个时间坐标。


人类认识南极的四阶段:地理发现、科学探险、科学考察、太空观测


在1882-1883年第一次国际极地年前后,即1487-1920年,人们主要是为了占有目的发现南极,称为地理发现阶段。18世纪英国著名探险家、航海家库克船长,进行了三次远洋探险航行,试图寻找传说中的“南方大陆”,开启了人类对南极的探索之旅;之后俄罗斯人别林斯高晋在1819-1921年间完成了人类首次环南极航行,他6次穿越南极圈,发现亚力山大之地,首次发现南极大陆;英国航海家罗斯从1840年开始率船驶抵南纬78°11′的海域,创造向南航行的最高纪录,他不仅发现了大陆冰障,并找到南磁极,被认为是最先抵达南极大陆的探险家;征服南极点的竞争发生在1911年,挪威探险家阿蒙森登顶极点后成功返回,而英国探险家斯科特的整个探险队伍在成功到达极点返回罗斯冰架上后全部牺牲。驱动地理发现的是领土主张,到目前为止,英、法、智利、阿根廷、澳大利亚、新西兰、挪威等七国陆续宣布南极领土主张。



18世纪英国著名探险家库克船长(左),俄国海军军官别林斯高晋(右)完成人类首次环南极航行。

  

1932-1933年的第二次国际极地年前后,即1921-1957年,人类对南极的情况所知甚少,史称科学探险阶段。


1957-1958年的第三次国际极地年,演变成了国际地球物理年,它是一个重要的分水岭:在南极地区建立65个常年考察站,开始了对南极的系统观测与调查,标志着南极研究进入科学观测时代;得到板块漂移学说的直接证据,形成地球科学的许多重要概念;促成了《南极条约》的诞生,冻结南极领土要求,保护南极环境,和平利用南极从此成为国际社会的主导理念。


2007-2008年的第四次国际极地年,人类已经进入太空,实现太空对地观测;中国第一次参与这个世界极地盛会,专门制定了国际极地年中国协同计划。南极科学考察进入了全球联系阶段。


全球气候变化前沿:如果极地冰盖全部融化,中国东海岸线将后撤400公里


  

从地理环境来看,南极包括南极洲和南大洋,南大洋包括南大西洋、南太平洋和南印度洋,南极洲面积1400万平方公里,平均海拔2350米,它常年为98%的冰雪所覆盖,南极冰盖平均厚度达2450米。通过降雪与冰川滑落、冰架崩解维持基本的物质平衡,南极冰盖保持一个相对稳定的构造,地球72%的淡水资源就是以固体冰的形式保存在南极大陆上面。南极海冰一年经历四季变化,潮汐起伏影响南极海冰、冰架以及它们支撑的南极冰盖,南极冰盖通过冰架、冰川流出的冰融化后形成海洋冷水团下沉到海底,驱动全球海洋热盐环流输送,控制着全球气候变化甚至是人类命运。这是我们考虑整个南极最基本也是最重要的一个地理要素。


南极洲的基本特征,一是“三无大陆”,无领土主权归属、无土著居民、无高等植物,企鹅的食物链在海洋,不属于南极大陆。二是有两个极点,地理极点和地磁偶极点。三是有“三大冰架”即罗斯冰架、融尼冰架以及中山站附近的艾默里冰架,后者是整个南极冷水团形成的最关键的地方,对整个全球气候系统影响巨大。冰穹A是南极冰盖最高点,我国在此建立了南极昆仑站。南极有各种各样的资源,目前允许开发。最重要的是科学资源,我国南极昆仑站可以说也是科学资源的制高点。


在第四次国际极地年之后,国际南极研究科学委员会(SCAR)进行了一次南极与南大洋科学地平线扫描的战略研究,确定了南极科学的6个优先领域和80个前沿的科学问题。要理解地球气候变化,就要知道南极正在发生的变化。首先是南极大气臭氧洞较大程度地阻挡了全球变暖的南极进展。其次,南极冰盖在部分地区正较快地消失,若南极冰盖全部消融,全球海平面将上升57米,加上北极格陵兰冰盖的消融,一共会上升63米,那么中国东部的海岸线后撤400公里。另外,南大洋吸收了大量的二氧化碳,正在较快地升温和酸化,南极陆地和海洋生态系统都将发生变化。南极科学要改进对南极变化的预测,就需要引入更好的极地过程的表述和非线性的过度模型。



南极冰盖全部消融,全球海平面将上升57米,加上北极格陵兰冰盖的消融,一共会上升63米,那么中国东部的海岸线将后撤400公里。”


中国30年极地科考

正从大国迈向强国行列


我国极地研究虽然起步较晚,但得益于极地考察的体制优势,迅速成为了世界极地考察大国,正在向强国行列迈进。


1984年中国登上南极洲后的30年科考路


简单梳理一下中国极地考察的里程碑:1977年,国家海洋局在考虑第六个五年计划时,提出“查清中国海、进军三大洋、登上南极洲”的战略目标;1978年通过《关于开展南极考察工作的报告》向国务院建议成立南极考察委员会;1980年派遣董兆乾、张青松二位科学家参加澳大利亚南极考察;1983年,中国加入《南极条约》成为缔约国。1984年,中国首次南极考察队登上南极洲;1985年,中国建成南极长城站,成为《南极条约》协商国;1989年,中国极地研究所成立,后来更名中国极地研究中心,1990年在东南极拉斯曼丘陵建成中国南极中山站;2005年,中国科学家首次登顶南极冰穹 A;2009年建成中国南极昆仑站;2014年建成中国南极泰山站。


能力建设:新破冰船、最强雪地车队、布局完整的考察站


南极考察行动,需要强大的能力建设支撑。破冰船方面,“雪龙号”破冰考察船原来是一艘买来的极地货船,安装了大洋调查装备和分析实验室,并进行了两次大的改造,船艏、心脏发动机、推进螺旋桨都已彻底更新,还装备了直升飞机。目前正在建造一艘新的极地考察破冰船, 由中国和芬兰联合设计,正在由江南船厂建造。“雪龙号”的连续破冰能力是1米厚的海冰,航速1.5节,新船的设计破冰能力是1.5米,破冰航速是3节, 是“雪龙号”的一倍,而且将是世界上第一艘艏艉都可以破冰的破冰船,后向破冰可以破15米的冰脊冰。



雪龙船号破冰考察船


  

在南极内陆交通运输方面,我国拥有世界最强大的内陆考察雪地车队,依托这样的内陆车队,我们实现了在冰穹A建立南极昆仑站,也有能力把我国科学家和科考装备投送到南极任何一个地点。


最近,我国又购置了一架“雪鹰”固定翼飞机,装备了重力、磁力、冰表与冰下地形、冰层内部结构等最新科学调查设备,能够进行南极内陆运输、应急保障以及航空遥感和大气采样。中国成为了继美国、英国、德国之后,第四个拥有航空科学调查平台的国家。


“雪鹰”固定翼飞机提供南极内陆运输、应急保障 以及航空遥感和大气采样


  

在能力建设支持保障下,我国有计划地建立了一系列重要的科学考察站。在位于大西洋的长城站、印度洋的中山站等沿岸考察站建成之后,我们先后建立了位于冰穹A的昆仑站、伊丽莎白公主地的泰山站等内陆科学考察站,目前正规划在南太平洋的维多利亚地站地区建立第三个南极沿岸考察站,覆盖了南极三大洋区和一个南极冰盖-冰架-海洋相互作用断面,形成了合理的科学布局。此外,我国在上海外高桥地区正在建设极地考察国内基地。



“六个维度”度量研究能力:中国PANDA被列入国际核心计划


什么是极地科学?目前没有严格的定义。我建议以下述“六个维度”作坐标系。 第一是利用地理位置优势开展的南极天文宇宙观测,比如我国南极昆仑站就是地球上进行天文和宇宙观测最好的台址,南极天文现在已经成为国际南极研究一个非常重要的研究方向;第二,与低纬地区不一样,极区有着开放的磁力线,是日地相互作用太阳风等离子体进入地球大气的所在,因此日地相互作用以及对地球影响的研究是南极研究的独特维度;第三是南极板块运动与地质演化;第四是关注南极本身,包括气候、环境,各圈层相互作用;第五是南极生命的适应和进化;第六是人类活动对南极的影响。通过以上“六个维度”基本可以来度量各个国家南极研究的成就与强弱。


因为历史的原因, 中国仅参加过一次国际极地年、即2007—2008年的第四次国际极地年。为此,我国实施了一个”国际极地年中国行动计划”专项,包括南极普里兹湾—埃默里冰架—冰穹A的综合断面科学考察与研究计划(简称PANDA计划)、北冰洋科学考察计划、国际合作和数据共享计划以及科学普及与宣传计划。第四次国际极地年中,全世界科学家共提出1200个计划建议,最后确定了208个核心科学计划。我国的“PANDA计划”被列入国际核心计划,该计划执行5项行动:南印度洋-普里兹湾-艾默里冰架相互作用海洋断面综合调查、中山站国际极地年全球协同观测、格罗夫山综合科学考察、中山站-冰穹A断面大气环境与地球物理综合观测、冰穹A冰芯甘伯采夫冰下山脉岩芯钻探以及南极天文、大气科学、空间物理观测。由此可见,我国极地研究在“六个维度”上面都部署了重要的研究工作,通过“PANDA计划”的成功实施,我国对国际南极研究作出了重要的科学贡献。


极普里兹湾、艾默里冰架与冰穹A断面综合考察。


中国极地科学的成就:“三大突破”、“四大进展”


30年的极地科考研究,中国取得了诸多突破,举几个例子跟大家分享。


第一是在东南极冰盖探测研究取得突破,为南极冰盖起源与早期演化提供了重要证据。研究表明,我国昆仑站所在地冰穹A是整个南极冰盖形成的起点,如果未来南极冰盖消融,这也将是最后一个消失的地方,而我国在这个重要位置建立考察站,正在实施深冰芯钻探科学工程,目前世界上通过极地冰芯恢复的古气候记录是70万年,冰穹A深冰芯有可能恢复100万年的古气候记录。


第二是日地相互作用的研究。我国在地球的一根磁力线上同时建立了南极中山站和北极黄河站,由于北极大部分地区为北冰洋覆盖,使日地相互作用研究有了得天独厚的观测条件。黄河站位于地球极隙区之下,可以观测到非常典型的日侧极光。中山站极光观测台建立了高频探测雷达系统,加入SuperDARN国际雷达探测网,我们的研究新发现了等离子体云块演化跨越极区对流的观测证据研究及两类新型极光结构——日侧弥散极光和喉区极光等。

极光产生过程


第三,北冰洋考察无冰海盆CO2吸收研究取得新认识。人们期待海冰消融能使北冰洋能大量吸收二氧化碳,然而雪龙船的调查显示,无冰的北极海盆未必成为碳汇。


此外,中国南极研究取得了一系列进展,如在南极冰穹A上的天文观测取得系列研究成果;发现了很多微生物的新族和新种类;在南极陨石--天体化学研究上,中国极地科学家已从南极大陆回收陨石11400多块,成为继日本、美国之后的第三大南极陨石保有国;在极地战略研究上,国内20多家知名研究机构建立了极地战略研究网络,围绕国际政治、法律、安全、经济等领域,开展了深入的研究和广泛的国际交流。


我国的极地考察研究为我国的极地和气候外交活动、政府间气候变化委员会(IPCC)的气候变化提供了科学支撑,为维护国家极地权益作出了贡献。



南极陨石


中国南极研究的未来之路

重心应转向更深更广的利用

对于南极研究30年后的未来之路,我的思考基于一个基本的认识,如果说人类南极探索最初从地理发现开始,经过国际极地物理年系统的科学观测和2007—2008年第四次国际极地年关于南极在地球系统中作用的系统研究,对于南极自身的认识基本已经有了几次质的飞跃,上升到了一个新的阶段。现在的研究重心应该向人与南极的关系、向范围更广内涵深的南极利用转变, 更多造福人类福祉。


关注南极的全球联系,促进中国工程技术创新


对南极的利用,有以下几点要做:


第一,要继续认知南极及其与全球联系。南北两极虽然离我们很遥远,但实际上控制着全球气候和海平面的上升,控制着全球的生态环境系统。南北两极没有工业活动、没有人类居住,尤其南极是检测地球本底最理想的地方,这些是我们在考虑未来经济、社会甚至政治安全所需要考虑的基本要素。


第二,保护南极荒野的自然和生态环境,参与和推进南极治理体系建设。这一形势也并不乐观,围绕资源开发和领土主张的竞争暗流涌动。各国现在已经提出了南极特别保护区,有多达73个在主张的保护区,还有7个南极特别管理区。海洋方面,除了《南极条约》外还有《联合国海洋法公约》,现在澳大利亚、挪威、阿根廷和智利等国向联合国提出了南极大陆架划界案。此外,在南极还存在各种实质性的活动,美国在南极的活动范围已经延伸到南极周边地区;俄罗斯出台了《南极战略》,规划2030年前战略布局;澳大利亚已向政府提出南极行动“十大举措”;印度、法国、韩国、日本等正积极筹建新的考察站和考察船,各个国家的南极竞争不减反增。《南极条约》一旦失效或者作出重大变更,领土主张必然以“实际控制”作为最有效的支撑,在这一点上,着眼保护南极环境和自然的保护,中国的南极研究应该有所作为。



南极特别管理区(ASMA)


第三,积极探索南极科学和环境资源利用。《南极条约》禁止矿产和油气资源的开发,鼓励开展南极环境与科学资源利用探索。比如南极天文观测、空间碎片监测、空间天气监测、甚长基线测量、生物基因资源利用等。第四,促进极地科学发现和技术创新。不同于传统疆域,极地疆域的开拓内涵相当丰富。中国的极地工作要发展,工程技术的创新是短板、要跟上。另外包括极地资源利用、环境保护、公域治理、战略安全和领土归属都应该关注。


多途径的科学传播:国际交流、建立极地主题公园


第五,加强科学传播。中国极地考察的群体大概只有600人左右,如果没有传播,知识将停留在诞生之地,不会往前走一步。因此,首先要吸引更多的青年参与。2007年10月到2008年3月的国际极地年期间,中国和挪威两国联合举办了一项国际合作交流考察活动“迎接北极第一缕曙光---首次中国大学生北极考察”,从1000万中大学生选出十名大学生赴北极斯瓦巴特开展科学考察,回国后实施广泛的极地科学普及活动。同时,我们也需要加强和北极工程的对话,2012年8月中国第五次北极考察访问冰岛时,“雪龙号”考察船就对冰岛公众开放参观。


  


  

2012年8月,中国第五次北极考察访问冰岛时雪龙号考察船对冰岛开公众放。


艺术的极致是科学,科学的极致是艺术, 科学与艺术的融合将散发出更大的魅力和传播能量。南北极不仅吸引科学家不畏艰险探寻科学奥秘,还激发了艺术家的创作灵感。经过三年潜心创作,上海戏剧学院、中国极地研究中心与上海科学技术协会曾于2012年联合出品了多媒体舞蹈诗《极境》,将科普知识、极地考察的艰难过程以及重新审视人与自然千丝万缕的深刻关联呈现给大众。


  


上海戏剧学院、中国极地研究中心与上海科学技术协会曾于2012年联合出品了多媒体舞蹈诗《极境》剧照。


另外,我还有个提议,上海作为一个国际性的大都市,如果能建一个国际极地主题公园,一为认知南北极的全球联系,二为追求人与自然的和谐,这将是传播极地科学的一个良好的途径和方式。


“南极精神”赋予极地考察者内在力量


极地考察过程中,最重要的收获也是不该被忘记的就是南极精神。从首次登上南极洲、秦大河首次徒步横穿南极、中国第21次南极考察首次登顶南极冰盖最高点冰穹A,到最终建成我国第一个内陆考察站昆仑站,是南极精神弘扬和发展使中国取得一个又一个的进步。1985年5月,中国首次南极考察胜利凯旋之际,《红旗》杂志发表了题为《南极精神颂》的社论,将南极精神高度概括为“爱国、求实、创新、拼搏”。30年后,这一南极精神依然有效,必将有新的发展。


总之,未来,我国南极考察应该着眼于对人类共同命运的责任和国家整体安全利益,要为人类福祉与和平利用南极作出应有的贡献。


  


杨惠根:2009年第25次南极科考队队长


南极科考路上,莫森所言的“不可名状”的力量究竟是什么,有时也充满了孤独,我最喜欢的理查德 E 博德的诗《孤独》,以此诗与有志于极地事业的同仁们共勉:



世界的尽头

可能会是这样的

最后从悬崖后撤的男人

从这样的地平线上远眺

风儿止息/海面冻结

天空安详

大地在冰川的寂静里

一切归于宁静



      (整编 :袁琭璐 李念)

原文来源:http://mp.weixin.qq.com/s/JBwAHRUw8uXdixy0gWhhdw

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