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北極科考:我們為什麼要在北極呆上一年?

發佈時間:2021-01-11
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前不久,《自然》雜誌公佈了2020年度十大科學人物,其中七位和今年這場新冠疫情大流行有關。不過,疫情的話題我們聊的其實有點多了,我們這次換一個話題,聊一個非常冷僻,而且確實非常冷的話題——北極科考。

(維雷納·莫哈普)

這十大科學人物之一的一位女性科學家維雷納·莫哈普(Verena Mohaup),作為一項國際北極科考任務的德國後勤負責人,在科考船凍在海冰中的一整年時間裏,努力保障了約300名研究人員面對極端天氣、北極熊、漫漫長夜等極端氣候下的人身安全和心理健康。

難以想像,這名女科學家和她的團隊要付出多大的努力和智慧,才能保障這樣一艘科考船和全體科考船員平安歸來。

對於大多數國人而言,極地都是一個可以忽略的存在。就在我們熱衷討論究竟是北方冷還是南方冷的時候,我們可能更會好奇,為什麼好端端一群科學家要把自己送到北極點,在浮冰裏凍上一整年?可能熱衷冒險的朋友們甚至都會有點躍躍欲試,想問問去北極的旅遊路線多少錢了。

去往北極的旅遊線路是沒有的,但這不妨礙我們一同跟隨這艘科考船和莫哈普的故事,來展開一次線上的極地探險,看下他們到底會遇到怎樣的情況,要做哪些事情,並找尋哪些答案。

北極:一個不歡迎人類的大冰原

在有關極地科考的新聞裏,我們通常聽到的大多是南極科考的項目,不止是因為南極有可愛的企鵝而北極只有兇猛的北極熊,而是因為南極是比北極更容易抵達和進行科考的地區。

(中國北極科考站——黃河站)

要知道我們在南極大陸就有五個科考站,而我們在北極地區則只有一個科考站——黃河站,建在在北極圈內的斯瓦巴爾群島當中最大的西斯劈刺卑爾根島上。

根據1925年中國當時的北洋政府和其他28國簽署的《斯瓦爾巴條約》,中國在斯瓦巴爾群島上也擁有同其他簽約國一樣的科研、通行、經濟開發等權利,也就是這裡相當於中國的一塊北極“飛地”。

另一個有趣的知識點是,挪威政府在這座島上建有一個全世界最大植物種子庫,在這個種子庫中儲藏著地球上450萬種種子樣本,防止環境變化或一旦發生毀滅性災難導致這些物種滅絕,確保人類食物的多樣性。

就整個北極地區而言,它包括了北極圈以北的廣大區域,涵蓋極區北冰洋、邊緣陸地海岸帶及島嶼、北極苔原和最外側的泰加林帶,總面積有2100萬平方千米。

北極地區也有春夏秋冬之分,但像是被折疊一樣,冬季佔了一半,春秋、夏季各只有兩個月。在短暫的7-8月的夏季,在北極圈附近的廣袤荒野可以看到蔥蔥郁鬱的植被和忙著繁衍後代的動物,豐富的食物鏈保證了這些動物在夏季獲得足以挨過漫長冬季的營養和脂肪,北極熊是站在食物鏈頂端的那個仔。而在北冰洋下面,也生活著各種魚類、海豹、海象和鯨魚。

其實在北極圈附近已經遍佈人類的足跡,最廣為人知的就是這裡的原住民因紐特人,他們與北極的生態環境保持著脆弱的平衡,但是隨著工業革命的進行,更多的開拓者來這裡發現了煤炭、石油和動物皮毛,將北極圈內變成一個熱鬧的地方。

實際上,北極並不歡迎人類。每年只有包括科考人員在內的1000多人登上北極冰原,而南極大陸每年有2萬人。

覆蓋在北冰洋上面的則是一塊巨大的海冰,漫長的冬季裏會處在極夜的黑暗中,溫度低至零下三十到五十攝氏度,冰封千里,形成一個約有1000~1100萬平方千米的巨大冰蓋,而到夏季則約有749~800萬平方千米,從覆蓋海洋總面積的73%縮減到23%。

海冰處在不斷的運動和漂移過程中,漂落到北冰洋中的浮冰山會對過往的船隻造成巨大的威脅。1912年的著名的“泰坦尼克號”首航,就是不幸地撞到了一塊冰山而沉沒。

如果要在北極冰蓋進行科學考察,那就根本無法在冰原上建立任何固定的科考點,而是只能用直升飛機或科考破冰船的方式深入到極地中心。

一般來説,北極科考通常是在春夏季節進行,而且更容易深入到冰蓋中心,但是一次可是一下呆一年,而且要在冬天把自己凍在北極的浮冰裏,這確實是一次大膽的冒險。

MOSAiC:一場389天的極地冰凍科考

去年9月,在俄羅斯破冰船“費德諾夫院士”號的護送下,德國的科考破冰船“極星號”,從挪威的特羅姆索港起航,途徑斯瓦爾巴特群島,深入到海冰深處,然後關機拋錨,與一個巨大的浮冰凍在一起。由此“北極氣候多學科漂流冰站觀測計劃”(英文首字母縮寫為MOSAiC)正式拉開序幕。

MOSAiC的計劃是將船拋錨在北緯85°的一塊海冰上,在北冰洋隨著浮冰漂流一年,從2019年9月至2020年10月。這一計劃成為人類有史以來規模最大的國際聯合北極科學考察項目,總共有17個不同國家的600名專家參與,其中“極星號”上的常駐人員有300人,通過飛機進行物資的補充和人員的替換。

在科考啟動儀式上,MOSAiC首席科學家、德國阿爾弗雷德·韋格納研究所的馬庫斯·雷克斯(Markus Rex)表示,這次計劃是首次在冬季測量北極中央區域的氣候變化過程,可以首次全面了解整個北極區域的氣候變化,並在氣候模型中予以準確表達。也就是説,在科考船隨冰漂流的一年中,科學家們要通過實地觀測來獲取北極氣候變化的數據,特別是冬季的數據,來預測氣候變暖對北極的影響。

根據《自然》雜誌的介紹,維雷納·莫哈普是德國阿爾弗雷德·魏格納研究所的女科學家,職務則是MOSAiC計劃的後勤負責人,主要工作就是保障其他科研人員能夠安心、安全做科研。

(極星號科考船)

實際上,這一工作並不輕鬆。在北極冰蓋的極端條件下,科考人員要面臨長達半年的極夜時間,忍受零下幾十度的極端低溫,在外出科考的時候,還可能受到北極熊襲擊的威脅。但凡其中出現一絲紕漏,都有可能造成科研人員的生命危險或身體凍傷。

為保證人們的人身安全,莫哈普在科考船出發前,就為所有的科學家設計了安全培訓課程,並且在挪威進行了實際授課,教人們如何穿著救生衣跳海,依靠冰錐從海灣裏逃出。此外,還有像模擬從墜毀的直升機中逃生等訓練。

在極地考察中,莫哈普還有一項職責就是保障外出考察者的安全。根據《自然》雜誌的採訪,有一次莫哈普和她的同事被困在一塊浮冰上,而一隻北極熊在10米開外準備發動襲擊。幸好他們備有信號彈和無線電,及時向“極星號”發出求助信號,直到直升機趕到,他們獲救,莫哈普才避免射殺這只北極熊。

除了生存問題,莫哈普和團隊還需要幫助科考隊員解決心理問題。長期孤寂的科考生活和單調的極地環境,會使人們情緒容易低落、抑鬱。為了讓科考隊保持高昂的情緒,莫哈普安排了許多娛樂活動。她組織科學家們在冰上滑雪、遠足、踢足球,生篝火、建冰屋,還在聖誕老人的故鄉慶祝了耶誕節和新年。

根據一位中國科考隊員的記錄,科考船上也有很多難得的樂趣。比如在船尾的防熊崗哨上寫著“歡迎進入MOSAiC馬戲團,祝玩得開心”。這句話的意思是如果你從崗哨看下去,就可以看到冰面上有不同的科學家在分組進行的科研工作,像監控雪坑、安裝設備、放飛探空氣球、駕駛雪地摩托等。幽默才是一種化解孤寂生活的最好方式。

正是因為莫哈普及其團隊的一系列工作,在長達一年的時間裏,MOSAiC計劃順利進行,過程中只出現了一起嚴重的凍傷病例,而其他的科研人員都平安完成了任務,順利返航。

“無冰北極”:肉眼可見的北冰洋消失

根據資料介紹,人類其實早已在北極展開過這種野外漂流。在19世紀晚期,挪威探險家弗裏德約夫·南森曾開創性地嘗試過三年的野外漂流工作,試圖抵達北極點。前蘇聯科學家也從上世紀30年代嘗試在北冰洋的浮冰上設置觀測基地。最近的一次北極漂流考察則已經是上世紀90年代末。

現在,由於冬季冰層厚度縮減,海冰破碎、移動等不穩定因素導致危險系數增加,建立漂流觀測站工作已經停止,而且過去的20年,海冰狀況出現了顯著變化,過去的數據已經不能説明顯著北極海冰的狀況,科學家也無法描述近幾十年來氣候變化過程中隨之發生的海冰物理過程變化。

(MOSAiC科學家在冰上設置氣象設備)

因此,這一次MOSAiC的目標,就是獲取關於大氣、海洋和海冰相互作用及其對生態系統影響的現場數據,以便更好地了解北極氣候的變化及其在全球範圍內的作用。MOSAiC主要是要收集大氣、海冰、海洋、生態系統和生物地球化學迴圈五個學科的數據,以增進對氣候系統各組成部分相互作用的了解。

此外,科考隊擁有最先進的監測技術和設備,以及世界各地北極科學的著名專家和最完善的後勤保障,以及1000萬歐元的數據研究資金,為此次人類了解北極的近況提供了最全面的機會。

在返航後召開的新聞發佈會上,科考負責人馬庫斯·雷克斯説:“在返回之前,科學家們親眼目睹了全球變暖對北極冰層的巨大影響。我們目睹了北冰洋是如何消亡的,當我們透過船窗向外看,或者走在脆弱的冰面上時,都會看到這一過程。”

據研究,目前北極變暖的速度是全球其他地區的兩倍,這導致海冰迅速消失。如果人類不積極應對全球變暖,那麼夏季的北極將變成“無冰北極”。

現在,北極地區被看作“氣候變化的震中”,MOSAiC觀測到的2019年冬天的溫度幾乎比125年弗裏德約夫·南森開創性的北極探險中體驗到的溫度高出近10度。目前,從北極地區帶回來的100TB的數據和1000多個冰樣本正在陸續進行數據分析當中。長達一年的現場觀測數據將會顯示北極氣候的變化及其在全球範圍內的作用,或者對中高緯度地區天氣和氣候的影響。

根據資料的介紹,這一次科考的數據將會通過數據共用平臺,供所有參與者和對本次考察有貢獻的研究人員使用,而等所有數據經過品質控制後,將在2023年前向公眾開放。科學分析和氣候模擬一旦完成,將為公眾重新認識全球,尤其是北極氣候變化的整體狀況提供依據。

對於參加這場科考的隊員來説,有一個非常直觀的認識,那就是去年北極的冰層異常的薄。

有些科考隊員站在冰層上會體驗到一個“神奇”時刻,那就是“如果你集中精神,你能感覺到它在移動”。

對於我們這些身處溫暖緯度的人們來説,這確實不是一個非常好的信號。冬天調低下暖氣溫度、夏天調高下空調,可能是我們能夠“問候”北冰洋的最好方式了。

文章來源:虎嗅APP
責任編輯:葛蕾

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