焦雨辰

2023年7月，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系、極地環(huán)境與全球變化安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特任副研究員樂凡閣，作為中國(guó)第13次北極科學(xué)考察隊(duì)隊(duì)員，前往北極開展北冰洋大氣化學(xué)組分的走航觀測(cè)工作。此次北極科考，是中國(guó)科考隊(duì)首次整體到達(dá)地球的最北端——北極點(diǎn)。

為何此時(shí)去北極

2023年7月12日，中國(guó)第13次北極科學(xué)考察隊(duì)乘坐“雪龍2”號(hào)極地科考破冰船從上海出發(fā)，9月5日到達(dá)北極點(diǎn)，9月27日返回上海，歷時(shí)78天，總航程1.5萬余海里。

為什么選擇在這個(gè)時(shí)間段去北極？樂凡閣解釋，主要是由于該時(shí)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(duì)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(shí)候氣溫約為零下9℃，這實(shí)際上比中國(guó)很多地方的冬天還要暖和。由于科考船內(nèi)實(shí)現(xiàn)了空調(diào)全覆蓋，因此科考隊(duì)員在室內(nèi)僅需穿一件短袖加一件外套。當(dāng)隊(duì)員們?nèi)ナ彝獠杉瘶悠坊蜃霈F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及實(shí)驗(yàn)時(shí)，就會(huì)穿上科考隊(duì)配發(fā)的厚重保暖服，俗稱“企鵝服”。它能經(jīng)受零下70℃的嚴(yán)酷考驗(yàn)，并且外層采用較為結(jié)實(shí)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(fēng)雪天氣時(shí)，隊(duì)員們還會(huì)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(yīng)導(dǎo)致的全球氣候變暖背景下，北極的增暖幅度達(dá)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(duì)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(diǎn)對(duì)極地氣溶膠及大氣、海洋污染物開展觀測(cè)采樣工作。觀測(cè)工作包括對(duì)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(dá)走航連續(xù)觀測(cè)，痕量氣體及大氣、表層海水汞的在線高分辨觀測(cè)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(jī)化合物的現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(guān)。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(yīng)值得關(guān)注。

此外，基于海洋及大氣污染物汞的走航同步觀測(cè)進(jìn)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(duì)北冰洋氣溶膠及污染物的遷移、轉(zhuǎn)化機(jī)制及其氣候、環(huán)境效應(yīng)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(shí)，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(jìn)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(biāo)志性物種的北極熊，在整個(gè)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(yuǎn)，它膽子較小，看到“雪龍2”號(hào)這個(gè)龐然大物時(shí)，就迅速逃離了。

第二次遇到北極熊，大概是在當(dāng)?shù)貢r(shí)間凌晨1點(diǎn)，這導(dǎo)致包括樂凡閣在內(nèi)的很多隊(duì)員都沒看見。據(jù)親眼見過的隊(duì)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(dāng)時(shí)還是碩士研究生的樂凡閣參加了為期6個(gè)月的中國(guó)第34次南極科學(xué)考察。作為同時(shí)參加過南、北極科考的隊(duì)員，樂凡閣說北極和南極在體驗(yàn)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(jī)；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(shí)，沿途可以欣賞遠(yuǎn)處南極大陸的風(fēng)景，在中國(guó)南極中山站等站區(qū)補(bǔ)給期間，隊(duì)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(shí)始終只能與海為伴，沒有登上陸地的體驗(yàn)。

到達(dá)北極點(diǎn)是意外之喜

樂凡閣說，此次北極科考一個(gè)具有里程碑意義的事件便是“雪龍2”號(hào)極地科考破冰船克服多重困難，于2023年9月5日13時(shí)55分搭載中國(guó)第13次北冰洋科學(xué)考察隊(duì)到達(dá)北極點(diǎn)。

在此之前，中國(guó)科考隊(duì)從未踏上過這個(gè)具有地理象征意義的位置。此次科考也并未把到達(dá)北極點(diǎn)列為任務(wù)?！捌鋵?shí)，最初并沒有計(jì)劃去北極點(diǎn)。但是前期我們各個(gè)組的工作比較順利，節(jié)省出了一部分時(shí)間，為后面沖擊北極點(diǎn)提供了一個(gè)時(shí)間窗口?！睒贩查w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?dāng)時(shí)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(jìn)速度很快?！碧峒爱?dāng)時(shí)的場(chǎng)景，樂凡閣非常激動(dòng)。

通過本次在北極點(diǎn)的實(shí)地考察，科考隊(duì)發(fā)現(xiàn)北極點(diǎn)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(dá)北極點(diǎn)意義重大，不僅刷新了中國(guó)航海最北紀(jì)錄，積累了寶貴的極地航行和應(yīng)對(duì)設(shè)備故障的經(jīng)驗(yàn)，而且科考隊(duì)在北極點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)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(bǔ)了該區(qū)域調(diào)查數(shù)據(jù)的空白。

科考隊(duì)還在北極點(diǎn)舉行了慶?；顒?dòng)。樂凡閣與隊(duì)友們一起繪制了北極點(diǎn)紀(jì)念路標(biāo)，上面標(biāo)注了北極點(diǎn)到各位科考隊(duì)員家鄉(xiāng)或工作地點(diǎn)的直線距離。

自1998年中國(guó)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(guó)第15次南極考察以來，實(shí)驗(yàn)室已陸續(xù)派出近70人次參加中國(guó)南北極科學(xué)考察，取得了一系列創(chuàng)新性科研成果。相關(guān)論文先后在《自然》等期刊發(fā)表。2017年，中國(guó)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

極地是全球變化的敏感區(qū)域。未來，中國(guó)科大還將進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)產(chǎn)先進(jìn)裝備在極地環(huán)境觀測(cè)和探測(cè)中的應(yīng)用，獲取高時(shí)空分辨率的大氣、海洋、海冰和生態(tài)要素?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合地質(zhì)記錄的歷史重建，深入認(rèn)識(shí)極地多圈層的相互作用過程和機(jī)制。

責(zé)任編輯：丁莉莎