李忠東

“調(diào)暗”陽光給地球降溫

構(gòu)建“人造遮陽毯”

今年上半年，美國哈佛大學(xué)和耶魯大學(xué)的科學(xué)家計(jì)劃進(jìn)行一個(gè)名為 “平流層控制擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)”（SCoPEx）的項(xiàng)目，通過暫時(shí)“調(diào)暗”太陽光來抑制全球變暖。第一階段耗資300萬美元，在美國西南部上空20公里處進(jìn)行兩次可操縱高空氣球飛行試驗(yàn)，到達(dá)指定位置之后將釋放出少量看起來像粉筆灰一樣的碳酸鈣氣溶膠羽流，每次約100克，大致相當(dāng)于一瓶普通的現(xiàn)成抗酸劑中的含量。這些物質(zhì)一旦釋放出化學(xué)有效載荷，將在空中迅速運(yùn)動(dòng)起來，擴(kuò)散到直徑約100米的擾動(dòng)空氣團(tuán)中，最終形成像毯子一樣的形狀。科學(xué)家把這種形狀稱為“人造遮陽毯”。氣球?qū)⒃谠茖又蟹磸?fù)飛行約24小時(shí)，分析粒子在天空中的行為和演化，測(cè)試平流層控制擾動(dòng)效果。

全球氣候變暖最主要的表現(xiàn)就是地球溫度升高，研究團(tuán)隊(duì)希望通過在近20公里的高空中噴灑大量二氧化硫顆粒到地球的平流層，將太陽的一部分光線反射回太空，從而遏制全球變暖，將溫室效應(yīng)減少一半。在許多方面，平流層是一個(gè)理想的地方，使大氣更具反射性。在那里注入的二氧化硫顆?？梢栽谌蚍秶鷥?nèi)擴(kuò)散并停留于高處兩年或更長(zhǎng)時(shí)間。如果能夠有策略、有規(guī)律地把它們放在兩個(gè)半球上，則可形成一個(gè)相對(duì)均勻且完整的“毯子”，蓋住整個(gè)地球。

研究人員指出，SCoPEx與大型火山爆發(fā)產(chǎn)生的“火山冬天”有異曲同工之處?！盎鹕蕉臁笔侵复笠?guī)?；鹕絿姲l(fā)之后產(chǎn)生的大氣溫度異常降低的現(xiàn)象。大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間、持續(xù)的布里尼噴發(fā)柱可以把大量的火山灰與火山氣體輸送到平流層，并且噴發(fā)物質(zhì)能夠在平流層中長(zhǎng)時(shí)間搬運(yùn)，這一過程中會(huì)強(qiáng)烈地阻擋本應(yīng)輻射到地球表面的太陽光線，這樣就使地球表面的溫度明顯降低幾攝氏度到幾十?dāng)z氏度，故稱為“火山冬天”。

1991年6月15日菲律賓皮納圖博火山的爆炸式大噴發(fā)是20世紀(jì)世界上最大的火山噴發(fā)之一，噴出了大量火山灰和火山碎屑流。根據(jù)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，火山爆發(fā)后氣溶膠經(jīng)過3周環(huán)繞了整個(gè)熱帶地區(qū)，并迅速向兩極擴(kuò)散，到1992 年年中已覆蓋地球表面。火山噴發(fā)使山峰的高度降低了約300米，并向平流層中噴射了2000萬噸二氧化硫，從地球表面約10—50公里處延伸。進(jìn)入平流層的二氧化硫減少了地球上10%的陽光，在18個(gè)月內(nèi)降溫0.5攝氏度，導(dǎo)致地球進(jìn)入了兩年的火山冬天，平均溫度恢復(fù)到蒸汽機(jī)誕生之前的水平。

為降溫做貢獻(xiàn)

這項(xiàng)地球工程技術(shù)將在未來15年內(nèi)完成，研發(fā)成本預(yù)計(jì)35億美元，其中大部分資金用于建造能將大罐氣溶膠噴射到平流層的飛機(jī)，它的巡航高度約是波音747的兩倍。另外，每年的運(yùn)營(yíng)成本約為22.5億美元。研究團(tuán)隊(duì)成員、耶魯大學(xué)講師威克·史密斯指出，該項(xiàng)目的關(guān)健在于把二氧化硫排放到足夠高的地方并使其停留在那里，如果能到達(dá)平流層，就可以在高處停留一年至一年半。盡管如此，給地球降溫與扭轉(zhuǎn)氣候變化趨勢(shì)并非同一回事，降溫?zé)o法逆轉(zhuǎn)氣候變化，整個(gè)地球?qū)⒗^續(xù)變暖，但變暖速度會(huì)顯著減緩。

美國加州大學(xué)圣地亞哥分校的氣候變化和應(yīng)對(duì)政策專家凱特·里克教授表示，實(shí)驗(yàn)合情合理，絕對(duì)是一項(xiàng)有益的貢獻(xiàn)，因?yàn)樗C實(shí)了一個(gè)觀點(diǎn)：要想獲得相同的全球溫度效應(yīng)，平流層工程將比減排便宜得多。但他同時(shí)指出一些需要認(rèn)真思考的問題，比如平流層化學(xué)方面的問題，硫如何與大氣中的其他化學(xué)物質(zhì)相互作用？這類計(jì)劃會(huì)產(chǎn)生什么樣的局部效應(yīng)？對(duì)臭氧層會(huì)產(chǎn)生何種影響？個(gè)別地區(qū)的農(nóng)業(yè)或水系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)陽光的突然變化？公眾將如何反應(yīng)？……

“大幅降低現(xiàn)有的碳排放水平仍然是人類應(yīng)對(duì)氣候變化的第一反應(yīng)，因?yàn)檫@是我們熱捕集問題的根本原因，而太陽能地球工程無法幫助解決其他相關(guān)問題，如海洋酸化?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)成員、應(yīng)用物理學(xué)家大衛(wèi)·基思坦承，“太陽能地球工程是一種補(bǔ)充，最終我們還是需要減少排放。”

一些學(xué)者和環(huán)保人士認(rèn)為，“平流層控制擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)”可能給全球氣候帶來巨大影響，而且還有很多意想不到的副作用需要考慮。有人擔(dān)心噴灑顆粒會(huì)破壞臭氧層，擾亂降雨模式，在一些地區(qū)造成干旱和饑荒。有人提出這項(xiàng)技術(shù)雖然可能會(huì)推遲全球變暖，但也可能改變氣候模式，尤其是熱帶地區(qū)的氣候模式，給一些國家?guī)頌?zāi)難性后果。

馬薩諸塞州劍橋市關(guān)注科學(xué)家聯(lián)盟的首席氣候科學(xué)家彼得·弗盧姆霍夫指出：“SCoPEx是第一個(gè)走出大門的，并引發(fā)了關(guān)于獨(dú)立指導(dǎo)、建議和監(jiān)督應(yīng)該是什么樣的重要對(duì)話。這樣一個(gè)框架可以為未來的實(shí)驗(yàn)鋪平道路，甚至比這一測(cè)試的結(jié)果更重要，正確完成任務(wù)遠(yuǎn)比快速完成任務(wù)更重要。”

“針對(duì)地球生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估報(bào)告”問世

生物多樣性破壞嚴(yán)重

今年5月，一項(xiàng)為期3年、耗資240萬美元的“針對(duì)地球生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估報(bào)告”將首次公開發(fā)表。這份報(bào)告通過評(píng)估50年來物種滅絕和海洋保護(hù)區(qū)范圍等指標(biāo)的趨勢(shì)，預(yù)測(cè)地球上物種的未來，為2020年的下一代生物多樣性目標(biāo)提供信息，為實(shí)現(xiàn)生物多樣性保護(hù)的國際目標(biāo)指明方向。為此，來自50個(gè)國家的專家參加了政府間生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)科學(xué)政策平臺(tái)（IPBES）主持下進(jìn)行的科學(xué)文獻(xiàn)和政府?dāng)?shù)據(jù)審查。

美國《科學(xué)》雜志上的一份研究報(bào)告稱，陸地表面約58%的地區(qū)物種“完整性”已經(jīng)降至安全界限以下。45%的森林已經(jīng)被砍伐，其中大多發(fā)生在過去的100年間。全球20%的珊瑚礁已遭到無法逆轉(zhuǎn)的嚴(yán)重破壞，還有50%也接近崩潰邊緣。這主要是農(nóng)業(yè)用地、道路與城市發(fā)展持續(xù)擴(kuò)充所致。許多決策者最擔(dān)心的是經(jīng)濟(jì)衰退，殊不知生態(tài)系統(tǒng)衰退很可能帶來更為嚴(yán)重的后果。如果不解決這個(gè)問題，未來幾年將有34000種作物和5200種植物物種滅絕。這是繼650萬年前恐龍滅絕后最大的一場(chǎng)生物多樣性危機(jī)。我們?nèi)祟惖奈廴疽约捌茐奈锓N的自然棲息地 （生態(tài)系統(tǒng)），直接導(dǎo)致了這樣的惡果。

破壞生物多樣性的主要因素，一是全球氣候變化。由于臭氧的耗損，較薄的臭氧層使更多的紫外輻射（UV—B）到達(dá)地球表面。大氣中的臭氧層總量減少1%，到達(dá)地面的太陽紫外線就會(huì)增加2%。這一方面直接危害人體健康，另一方面還對(duì)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)、林、牧、漁業(yè)造成嚴(yán)重破壞。二是生境喪失和破碎化。森林砍伐、農(nóng)業(yè)開墾、水和空氣污染等導(dǎo)致適宜于野生動(dòng)物棲息的場(chǎng)所面積大大縮減，從而直接導(dǎo)致物種地區(qū)性滅絕或數(shù)量急劇下降。三是外來物種入侵。如果它們脫離了人為控制逸為野生，在適宜的氣候、土壤、水分及傳播條件下，極易大肆擴(kuò)散蔓延，形成大面積單優(yōu)群落，危及本地動(dòng)植物尤其是瀕危動(dòng)植物的生存，造成生物多樣性的喪失。四是對(duì)食物、能源和其他自然資源需求的不斷增加，造成亂砍濫伐、過度放牧，不合理的圍湖造田、沼澤開墾以及水土資源的過度利用。五是濫捕亂獵、掠奪式捕殺利用，導(dǎo)致世界范圍內(nèi)幾乎所有的大型哺乳動(dòng)物（如鯨、鹿、犀牛、野牛、麝、熊、狼、藏羚羊、穿山甲等）的數(shù)量下降。野生老虎的數(shù)量從100年前的10萬頭急劇下降至今天的不足5000頭。人跡罕見的亞馬孫河流域，野生動(dòng)物的種群數(shù)量在重度捕獵區(qū)域平均降低了81%。

為制定保護(hù)目標(biāo)提供依據(jù)

為了更好地開展生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)領(lǐng)域的評(píng)估，為政府決策提供依據(jù)和參考，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署2012年主導(dǎo)成立了IPBES。成立7年來，IPBES已發(fā)布了針對(duì)非洲、亞洲和太平洋、歐洲、中亞、美洲等地區(qū)的七份主要評(píng)估報(bào)告，目前正在組織編寫的新的評(píng)估報(bào)告在價(jià)值理念、評(píng)估理論、方法和模型等方面均有所突破，具有里程碑的意義。全球評(píng)估圍繞自然系統(tǒng)及其對(duì)人類福祉的貢獻(xiàn)，揭示全球生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的現(xiàn)狀和變化趨勢(shì)，并充分運(yùn)用多種模型和情景分析工具，預(yù)測(cè)不同政策情景下實(shí)現(xiàn)未來可持續(xù)發(fā)展的方法和途徑，從而為全球決策制定及實(shí)現(xiàn)生物多樣性保護(hù)目標(biāo)提供依據(jù)。

2018年8月，IPBES第三次作者會(huì)議在德國法蘭克福召開，150余位專家學(xué)者出席。會(huì)議對(duì)各國政府和其他利益攸關(guān)方所提出的萬余條意見進(jìn)行了審議。根據(jù)IPBES的工作進(jìn)程，新的評(píng)估報(bào)告及其決策者摘要將于今年5月召開的IPBES第七次全體會(huì)議上審議通過后對(duì)外公布。

在非洲放飛抗瘧轉(zhuǎn)基因蚊子

“基因驅(qū)動(dòng)”抗瘧計(jì)劃

非營(yíng)利組織“向瘧疾宣戰(zhàn)”正在將開發(fā)的基因驅(qū)動(dòng)方法應(yīng)用于野生蚊子種群中。作為使用基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)抗瘧疾戰(zhàn)略計(jì)劃的第一步，今年該組織將在布基納法索西部一個(gè)名叫巴納的村莊釋放第一批近1萬只經(jīng)基因絕育的雄蚊，它們是從會(huì)傳播導(dǎo)致瘧疾寄生蟲的按蚊家族中培育的第一批轉(zhuǎn)基因蚊子。

布基納法索位于非洲西部沃爾特河上游，2017年發(fā)生了980萬例瘧疾，造成近4000人喪生。這次行動(dòng)是該內(nèi)陸國計(jì)劃大幅減少蚊子數(shù)量并借此抗擊瘧疾項(xiàng)目采取的重要措施。至于釋放蚊子的準(zhǔn)確時(shí)間，取決于科學(xué)家將足夠的轉(zhuǎn)基因蚊子培育成年的速度，以及當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件。

根據(jù)計(jì)劃，放蚊地點(diǎn)臨近科學(xué)家的研究實(shí)驗(yàn)室，研究人員希望收集到有關(guān)蚊子壽命和分布的更多數(shù)據(jù)，以及它們同天然蚊子相互影響的情況，從中獲得操作經(jīng)驗(yàn)，更好地向監(jiān)管機(jī)構(gòu)和社區(qū)成員介紹轉(zhuǎn)基因蚊子這一概念?？茖W(xué)家將對(duì)其密切監(jiān)控10天，然后在接下來的一年里每月監(jiān)控一次，希望能向監(jiān)管部門呈現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果。

全世界約有3500種蚊子，其中40種可攜帶瘧疾。蚊子傳播瘧疾的方式相當(dāng)“高效”：如果被雌蚊吸血的動(dòng)物攜帶瘧原蟲，蚊子就會(huì)染上，下一次再吸血的時(shí)候，就會(huì)傳送到被叮動(dòng)物的血液中。單細(xì)胞寄生蟲攜帶的病毒通過吸血的雌蚊在人與人之間傳播，引起的腦血管水腫、肺部液體潴留、肝腎胰臟器官衰竭、貧血和低血糖等瘧疾并發(fā)癥都可危及患者生命。據(jù)世界衛(wèi)生組織發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，2016年全球約有2.16億瘧疾病例，約60萬患者死亡，其中大多數(shù)是5歲以下兒童。在撒哈拉沙漠以南的非洲，每30秒就有一個(gè)孩童死于瘧疾。如果轉(zhuǎn)基因蚊子能夠預(yù)防瘧疾，那將成為全球公共健康領(lǐng)域的熱門新聞。

在研究蚊子和瘧原蟲的醫(yī)學(xué)專家中，有三人獲得過諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)：法國醫(yī)生夏爾·路易·阿方斯·拉韋朗因發(fā)現(xiàn)瘧原蟲于1907年獲獎(jiǎng)；英國軍醫(yī)羅納德·羅斯證實(shí)按蚊是瘧疾的傳播媒介，于1902年獲獎(jiǎng)；中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院屠呦呦成功創(chuàng)制抗瘧藥青蒿素和雙氫青蒿素，于2015年獲獎(jiǎng)。

轉(zhuǎn)基因蚊子與野生蚊子的較量

利用轉(zhuǎn)基因蚊子幫助消滅瘧疾的想法醞釀已久。從理論上講，如果創(chuàng)造出一種更強(qiáng)壯的、不傳播瘧原蟲的蚊子，然后將成千上萬的此類蚊子釋放到野外，它們最終將替代那些能夠傳播瘧疾的蚊子。激活某一基因，讓蚊子對(duì)特定的瘧原蟲產(chǎn)生免疫力，并使其失去攜帶這種病原體的能力，這樣的技術(shù)并不算困難。在實(shí)驗(yàn)室里，科學(xué)家們開啟了蚊子腸胃里控制SM1肽的基因，SM1肽可以阻止蚊子體內(nèi)瘧原蟲的發(fā)育。然而這樣的轉(zhuǎn)基因蚊子似乎體質(zhì)比較弱，因此不能最終在自然環(huán)境中贏得這場(chǎng)生存游戲。

倫敦帝國理工學(xué)院的研究人員利用基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)來傳播基因改造，取得重大突破。這種技術(shù)可以阻止雌性蚊子繁殖，同時(shí)讓雄性蚊子繼續(xù)傳播這些改造后的基因。該團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因蚊子在11代內(nèi)消滅了岡比亞按蚊（該蚊群在非洲撒哈拉以南傳播瘧疾）。在九個(gè)產(chǎn)卵周期之后，轉(zhuǎn)基因蚊子和野生蚊子的比例變成70：30，轉(zhuǎn)基因蚊子的生存力慢慢勝過了野生蚊子。研究人員認(rèn)為，雖然轉(zhuǎn)基因蚊子相比野生蚊子體弱，但由于病原體不能在其體內(nèi)發(fā)育，所以反而獲得了生存優(yōu)勢(shì)，并且比感染了瘧疾的普通蚊子產(chǎn)下更多的卵。

培育基因驅(qū)動(dòng)蚊子的項(xiàng)目分為三個(gè)階段，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是第一步，獲得了7000萬美元的資助。該研究的主要資助者——比爾及梅林達(dá)·蓋茨基金會(huì)（其創(chuàng)立者為比爾·蓋茨夫婦）近20年來一直致力于根除瘧疾項(xiàng)目，并為此籌款約20億美元，其中已投入近1億美元用于基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)的開發(fā)。

“這一突破表明，基因驅(qū)動(dòng)能夠發(fā)揮作用，為對(duì)抗已經(jīng)困擾人類幾百年的疾病提供了希望。”倫敦帝國理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、生命科學(xué)教授安德烈·亞克里斯蒂安表示，“基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)有可能克服資源貧乏國家的物流障礙，從而加速消滅瘧疾。”

此前，這類“友好”的蚊子也曾被釋放到野外，以幫助殺滅可攜帶寨卡、登革熱和黃熱病病毒的伊蚊。巴西、開曼群島、巴拿馬和印度等地區(qū)都釋放過這種基因改造的蚊子，一些地方的確成功減少了90%左右的伊蚊數(shù)量。

然而并非所有人都對(duì)上述做法表示支持，環(huán)保組織“地球之友”就懷疑這些實(shí)驗(yàn)室制造的生物將會(huì)影響地球生態(tài)系統(tǒng)的平衡，而這種平衡是極其脆弱的。

聚焦極地冰層，應(yīng)對(duì)地球變暖

觀測(cè)北極氣候變化

為了研究不斷變暖的地球的未來，今年將有兩個(gè)大型國際科研團(tuán)隊(duì)分別遠(yuǎn)征北極和南極，聚焦極地冰層。其中“北極氣候研究多學(xué)科漂移觀測(cè)站”（MOSAIC）項(xiàng)目耗資1.2億歐元，由國際北極科學(xué)委員會(huì)提出，參與的科研人員來自中國、德國、美國、俄羅斯和瑞典等17個(gè)國家。他們計(jì)劃依托德國破冰船“RV極星號(hào)”和冰浮標(biāo)觀測(cè)體系，在北冰洋中央?yún)^(qū)開展為期一整年的漂流和觀測(cè)，以洞悉北極如何向無冰的夏季轉(zhuǎn)變，從而更好地為北冰洋中央?yún)^(qū)的氣候過程模擬積累關(guān)鍵數(shù)據(jù)，更深入地了解北冰洋氣候變化和海冰減少對(duì)全球的影響，提高天氣和氣候預(yù)測(cè)精度。

中國將派“雪龍”船參與“RV極星號(hào)”的油料補(bǔ)給并參與聯(lián)合考察，貢獻(xiàn)20多套各型海冰浮標(biāo)，派遣有豐富現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)經(jīng)驗(yàn)的科研人員上“RV極星號(hào)”破冰船參與大氣、海冰、生物地球化學(xué)和生態(tài)等多領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)考察以及大氣和生態(tài)模式等研究，為該項(xiàng)目的實(shí)施做出重要貢獻(xiàn)。

“RV極星號(hào)”將于今年9月離開挪威，航行至西伯利亞群島和北地群島北部。如果一切都按照計(jì)劃進(jìn)行，破冰船將從那里駛進(jìn)北極秋季的海冰中。隨著風(fēng)和洋流驅(qū)動(dòng)冰塊漂向北極中部，最終進(jìn)入格陵蘭海，并在海冰中停留12個(gè)月，直至2020年10月。大多數(shù)通過北極的船只都會(huì)避免卡在海冰中，而“RV極星號(hào)”則不然，它進(jìn)行的是一次非常規(guī)旅行。然而，它并非第一個(gè)嘗試者。1893年，挪威極地探險(xiǎn)家弗蘭蒂霍夫·南森故意將他的“弗拉斯號(hào)”船凍結(jié)在海冰中。這是一只專門為極地探險(xiǎn)設(shè)計(jì)的船舶，南森的妻子伊娃將該船命名為“弗拉斯號(hào)”，挪威語中含“前進(jìn)”之意。雖然南森借冰塊的漂浮將自己的船帶到北極點(diǎn)的愿望未能實(shí)現(xiàn)，但這次航行比之前記錄的任何航程都要遠(yuǎn)。為了跟蹤海冰的變化，對(duì)北極進(jìn)行研究，挪威研究機(jī)構(gòu)2015年有意地將一艘名為“蘭斯號(hào)”的研究船凍結(jié)在海冰中，度過了從冬季到春季的5個(gè)月。而這次，“RV極星號(hào)”在北極停留的時(shí)間將翻倍。

MOSAIC國際科研團(tuán)隊(duì)希望用這艘破冰船作為基地，研究漂流的冰、湍急的洋流、泛藍(lán)的大氣以及其間的生物和北極環(huán)境，揭開其中的未知之謎。例如，關(guān)于北極生態(tài)系統(tǒng)，科學(xué)家懷疑北冰洋可能是一個(gè)碳匯處，也就是說浮游植物通過光合作用吸收二氧化碳，似乎會(huì)消耗掉更多的溫室氣體；但是弄不清楚這些小生物如何在北極的漫長(zhǎng)極夜中生存下去，也不知道北極的生命是否會(huì)受到黑暗或營(yíng)養(yǎng)不足的限制。這些問題的答案最終將有助于解釋北極海洋將如何保持吸收碳的能力，或者說是否有一天北極開始將二氧化碳釋放到大氣中？再如北極的天氣情況，研究人員不明白風(fēng)掠過海面時(shí)是否會(huì)使海冰溫度更低？洋流是否可以分解海冰？而通過MOSAIC項(xiàng)目收集的數(shù)據(jù)來完善北極天氣模型，不但有益于未來幾十年北極的開發(fā)，而且對(duì)世界其他地區(qū)也非常重要。最近的研究表明，北極氣候變化影響到美國農(nóng)作物的生長(zhǎng)期。

MOSAIC項(xiàng)目的研究人員計(jì)劃在北冰洋打造一個(gè)全方位的傳感器網(wǎng)絡(luò)，在各層空間中擺放一組傳感器，使用天氣氣球來監(jiān)測(cè)大氣，配備電磁傳感器來測(cè)量冰的厚度，同時(shí)在海水中也將放置傳感器。

“在北極從事科考工作的最大困難是抵達(dá)并堅(jiān)守。每年的11月到轉(zhuǎn)年的2月通常是無人訪問的月份，研究人員往往取道俄羅斯在北極附近設(shè)立的巴尼歐營(yíng)地進(jìn)入北極中心，而‘RV極星號(hào)破冰船將直接跨過這一點(diǎn)。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、海洋研究學(xué)家本杰明·拉貝指出，“當(dāng)然，整個(gè)MOSAIC每隔兩個(gè)月都需要附近的國家通過飛機(jī)或破冰船幫助運(yùn)送科學(xué)家和物資?！?p>

研究發(fā)現(xiàn)，到達(dá)北極中心似乎會(huì)越來越容易——預(yù)計(jì)今年北極的海冰量將是有史以來最少的。如果碳排放以目前的速度繼續(xù)下去，在“弗拉斯號(hào)”旅程之后的150年，也就是2043年，北極夏季的海冰將不復(fù)存在。

研究南極思韋茨冰川

另一個(gè)項(xiàng)目是研究“末日冰川”，以解決冰川問題和海平面上升的巨大威脅。美國國家科學(xué)基金會(huì)和英國自然環(huán)境研究委員會(huì)將在未來數(shù)年內(nèi)共同完成部署到南極洲思韋茨冰川的六個(gè)實(shí)地任務(wù)，研究冰川上冰的結(jié)構(gòu)、水和冰下陸地的情況，并且將由兩個(gè)計(jì)算機(jī)建模項(xiàng)目支持，以處理來自這些任務(wù)的數(shù)據(jù)。

這個(gè)前所未有的美英聯(lián)合項(xiàng)目定于2019年年底啟動(dòng)，預(yù)計(jì)耗資5000萬美元。通過飛機(jī)、破冰船、拖拉機(jī)、直升機(jī)和其他車輛，將聯(lián)合科考團(tuán)隊(duì)的成員運(yùn)送到偏遠(yuǎn)的思韋茨冰川，并在惡劣的環(huán)境中支持他們。大約有100名科學(xué)家以各種身份參與使用自動(dòng)水下航行器、測(cè)震儀和貼在海豹上的傳感器，用5年時(shí)間弄清楚這個(gè)冰川是否會(huì)在未來幾十年內(nèi)開始崩塌。

思韋茨冰川和松島冰川是南極最大的兩個(gè)冰川，阻擋著南極西南側(cè)冰蓋厚達(dá)3.2公里的冰塊，防止它們流入海洋而造成全球海平面升高。西南側(cè)冰蓋是最后一紀(jì)冰河時(shí)期的遺跡，氣候科學(xué)家們半個(gè)世紀(jì)以來一直將其視為人類文明上方的一把達(dá)摩克利斯之劍。思韋茨冰川位于阿蒙森海，高4000米，面積18000平方公里，幾乎等于整個(gè)英國的國土面積，被科學(xué)家認(rèn)為是預(yù)測(cè)全球海平面上升的關(guān)鍵?，F(xiàn)在，該冰川面臨著海洋變暖帶來的極大不穩(wěn)定，自20世紀(jì)70年代以來出現(xiàn)了明顯的縮退。盡管它的內(nèi)部位于海平面兩公里以下，但底部在海岸邊緣的部分已經(jīng)非常淺了，從1992年到2011年，冰川的接地線的中心縮退了將近14公里，成為“南極冰蓋的致命弱點(diǎn)”。由于漂浮的冰舌融化的加劇，思韋茨冰川一直加速變薄。分崩離析的冰舌可能會(huì)在不久的將來大大加速冰雪消融的速度，這個(gè)被稱為“世界上最危險(xiǎn)的冰川”一旦碎裂崩塌，后果不堪設(shè)想。因此，思韋茨冰川也被稱為“末日冰川”。

馬薩諸塞州阿默斯特大學(xué)的羅博·德孔托和賓夕法尼亞州立大學(xué)的戴維·波拉德在2017年《自然》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究，首次將海洋冰蓋不穩(wěn)定性的最新研究納入南極大陸模型。根據(jù)他們的模型，松島冰川和思韋茨冰川20—50年之內(nèi)會(huì)不可避免地崩塌，巨大的冰山將從南極傾瀉到海洋里，造成全球海平面升高。

研究表明，到21世紀(jì)末，兩個(gè)冰川的崩塌將造成海平面升高91厘米，美國的新奧爾良、紐約和邁阿密將發(fā)生更頻繁的洪澇災(zāi)害，像馬紹爾這樣的太平洋島國將喪失大部分領(lǐng)土。如果海平面升高183厘米，美國將有1200萬人流離失所，上海、孟買和胡志明市等世界上最脆弱的大城市將可能從地圖上被抹去。倘若全球海平面升高達(dá)3.35米，所有沿海城市都將被淹沒，全世界將有數(shù)億人失去居住地，颶風(fēng)和洪水肆虐，人類文明將遭受重創(chuàng)。

“思韋茨冰川是計(jì)算機(jī)模擬研究預(yù)測(cè)南極可能使海平面上升速度加倍的焦點(diǎn)之一。對(duì)于下個(gè)世紀(jì)全球海平面的變化，這個(gè)冰川幾乎是整個(gè)故事的關(guān)鍵所在?！奔~約大學(xué)地球科學(xué)家大衛(wèi)·霍蘭指出，“這個(gè)冰川位于極其偏遠(yuǎn)的地區(qū)，而決定冰川退縮速度的關(guān)鍵地區(qū)——海洋、冰和基巖在2600英尺深處相遇的‘接地線 ——仍然很少被研究，可以說它是人類探索地球最困難的地方之一?！?/p>

2018年5月23日，美國宇航局用于測(cè)量冰層厚度和質(zhì)量的“重力恢復(fù)與氣候?qū)嶒?yàn)后續(xù)”衛(wèi)星發(fā)射升空。它們將接替此前退役的兩顆GRACE衛(wèi)星，繼續(xù)探測(cè)地球重力場(chǎng)變化。依據(jù)GRACE提供的數(shù)據(jù)，科學(xué)家觀測(cè)到了南北極冰蓋融化，喜馬拉雅地區(qū)冰雪消融、海平面上升，以及全球范圍內(nèi)地下水儲(chǔ)量的變化。2018年9月15日，用于探測(cè)極地冰的“冰、云和陸地高度衛(wèi)星2號(hào)”（ICESat-2）升空，主要用于研究地球的極地冰層，探測(cè)極地冰。宇航局稱，該衛(wèi)星將通過內(nèi)部裝備的激光每日測(cè)量地球冰層的厚度（包括浮冰厚度）。上述衛(wèi)星將傳回大量數(shù)據(jù)，給聚焦極地冰層的兩個(gè)國際科研團(tuán)隊(duì)提供巨大支持。