艱苦又浪漫的南極科考！

時(shí)間：2023-07-07 16:03:01 | 來源：網(wǎng)站運(yùn)營

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艱苦又浪漫的南極科考?。? 關(guān)注中科院地質(zhì)地球所，探索地球的奧秘


艱苦又浪漫的南極科考




作者：常首民/中科院地質(zhì)與地球物理研究所




如白雪般潔白，似沙漠般干燥，相當(dāng)于一個(gè)半中國陸地面積大小，這是哪里？它就是南極洲。




如果從空中鳥瞰，南極洲被柔軟的厚厚的一層白雪所覆蓋，但是當(dāng)你近身細(xì)看之時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)那其實(shí)是厚厚的堅(jiān)冰。這數(shù)千公里寬，數(shù)千米厚的冰蓋下面，隱藏著南極洲的秘密——平原、高山、甚至是湖泊。







南極洲信息卡




南極洲是唯一一個(gè)與三個(gè)大洋相連接的洲，其中包括太平洋、大西洋和印度洋。與南極洲最近的大陸是南美洲，南美洲的最南部與南極洲隔海相望，他們之間隔著大約970千米寬的德雷克海峽。




南極洲地理圖




在冬季，南極洲是否會(huì)變大?




經(jīng)過寒冷而又漫長的冬季，8月的南極洲看起來會(huì)比2月的南極洲大很多。實(shí)際上，它甚至看起來“長大”了27%。當(dāng)然了，南極洲大陸的面積其實(shí)并沒增大，增大的只是圍繞著南極洲的被封凍的海水。隨著冬季的來臨，南極洲四周的海水以平均每天77700平方公里的速度冰凍。這相當(dāng)于兩千萬個(gè)足球場(chǎng)的面積。




夏季的南極與冬季的南極




為什么南極洲如此之寒冷呢？




其中一個(gè)原因是緯度。從赤道算起，越往南或者越往北（緯度逐漸增高），氣候也就越寒冷。另外一個(gè)原因是覆蓋在南極大陸上的厚厚的冰蓋，它將太陽的輻射熱能大部分又返回到太空中，而無法儲(chǔ)存更多的能量。況且，在南極冬季的大部分時(shí)間里，陽光也并不總是很燦爛。在冬季，太陽光幾乎無法抵達(dá)南極洲，這使它處在黑暗和寒冷之中。（不過，南極洲并不是所有的地方都十分的寒冷：比如在較為溫暖的南極半島，冬季的平均溫度大約為-10°C，夏季的平均溫度大約在1°C。這是因?yàn)?，南極洲海岸地區(qū)通常并沒有內(nèi)陸地區(qū)那么寒冷。）南極洲是地球上最冷的地方，有記錄的最低溫度是-89°C，這是由俄羅斯南極洲的考察站-東方站于1983年7月21日記錄到的。




冰山





南極洲不僅是最冷的地方，而且還是一片荒漠地帶。




南極洲的年均降雨量大約為5厘米，與撒哈拉大沙漠一些地方相當(dāng)。南極洲是世界上最大的寒冷沙漠。也許你會(huì)好奇，為什么如此干燥的大陸會(huì)有如此多的冰？這主要是因?yàn)?，降雪作為南極的主要降水，并不會(huì)輕易融化。雖然平均每年只有些許的5厘米，但經(jīng)過漫長的數(shù)百萬年之后，這一層層雪花疊壓在一起就形成了厚厚的冰蓋。




各國考察站及穿越南極內(nèi)陸路線圖




南極洲有土著人生活在那兒嗎？




答案是沒有，南極洲是全球唯一一個(gè)沒有土著人居住的大洲。去南極洲的人中，有去旅游的，有去研究的，也有去工作的。這些人來自于世界各地，并在南極洲建立了許多考察站，致力于探索更多關(guān)于南極的奧秘。沒有國家擁有對(duì)南極洲的領(lǐng)土主權(quán)，參加南極洲考察的國家也必須在南極條約的框架下進(jìn)行科考，條約是為了保護(hù)南極洲免于商業(yè)開發(fā)，促進(jìn)對(duì)南極大陸的科學(xué)研究。除了科考人員以外，還有其他工作人員生活在南極的考察站，他們主要負(fù)責(zé)站區(qū)建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)。還有就是一些旅游者，他們被南極的神奇魅力所吸引，去南極參觀旅游。夏季，大約每年有12000人乘坐游輪抵達(dá)南極。




我所的南極科考




神奇的南極大陸吸引了世界各國的極地科考工作者前去研究和工作，他們?cè)谀蠘O洲建立了大量的科考站。中國在南極也建有我們自己的考察站-長城站、杭州站、昆侖站、泰山站。其中長城站和杭州站是全年有科考隊(duì)員值守越冬的考察站，昆侖站和泰山站是夏季科考站?？瓶颊镜亩嗌偈菄医?jīng)濟(jì)實(shí)力和科研實(shí)力的象征。中國的極地科考走過了風(fēng)風(fēng)雨雨的30年，取得了矚目的成就，為極地環(huán)境的保護(hù)和研究貢獻(xiàn)了自己應(yīng)有的力量。




我所自1984年參加首次中國南極科學(xué)考察隊(duì)起一直在連續(xù)參加南極地磁與高空物理的考察工作，始終沒有間斷。其中，自1989年起，一直連續(xù)參加南極杭州站的地磁與高空物理的考察工作。在極地辦的大力支持和科研人員的努力下，獲得了大量連續(xù)可靠的資料。




地磁學(xué)與高空物理學(xué)是一門以觀測(cè)為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。對(duì)地磁場(chǎng)及其變化進(jìn)行長期、連續(xù)、準(zhǔn)確的觀測(cè)資料積累不僅對(duì)認(rèn)識(shí)地球其及空間環(huán)境基礎(chǔ)研究具有重要意義，同時(shí)在國防和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)也有重要的應(yīng)用前景。地球兩極是太陽粒子能量注入的地方，發(fā)生在兩極地球磁場(chǎng)和高層大氣的各種擾動(dòng)和動(dòng)力過程對(duì)全球空間環(huán)境具有重要作用，因此極區(qū)地磁和空間環(huán)境觀測(cè)一直是高空物理觀測(cè)研究的重要區(qū)域，有著極為重要的地位。此外，我國的空間物理子午鏈國家重大科學(xué)工程已于2005年正式啟動(dòng)，南極地磁和空間環(huán)境觀測(cè)是其中重要部分，具有舉足輕重的地位和不可替代的作用。




沿東經(jīng)120°子午線并延伸到南極杭州站的空間環(huán)境觀測(cè)臺(tái)鏈




2017年4月24日上午，人力資源與社會(huì)保障部、國家海洋局在杭州舉行中國極地考察表彰大會(huì)，系統(tǒng)總結(jié)中國極地考察30多年的成就和經(jīng)驗(yàn)，表彰了為中國極地考察做出突出貢獻(xiàn)的60個(gè)“先進(jìn)集體”和59個(gè)“先進(jìn)個(gè)人”。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所空間環(huán)境探測(cè)實(shí)驗(yàn)室獲“中國極地考察先進(jìn)集體”榮譽(yù)稱號(hào)。




大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)





所黨委書記歐龍新（中）和極地考察先進(jìn)集體代表寧百齊（右）、極地考察先進(jìn)個(gè)人李金雁（左）在大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)




榮譽(yù)證書





榮譽(yù)牌匾




中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所空間環(huán)境探測(cè)實(shí)驗(yàn)室主要開展我國空間環(huán)境（地磁、電離層、中高層大氣）日常觀測(cè)、技術(shù)開發(fā)和數(shù)據(jù)處理與共享。實(shí)驗(yàn)室由空間環(huán)境觀測(cè)臺(tái)鏈和臺(tái)鏈數(shù)據(jù)中心組成。觀測(cè)臺(tái)鏈包括縱貫我國南北的4個(gè)綜合觀測(cè)站和分布全國的20多個(gè)合作觀測(cè)站點(diǎn)。




漠河臺(tái)站-我國最北端的空間環(huán)境綜合臺(tái)站




杭州臺(tái)站-我國首個(gè)加入國際地磁臺(tái)網(wǎng)的臺(tái)站




杭州臺(tái)站-我國電離層觀測(cè)歷史最長的臺(tái)站




三亞臺(tái)站-我國最南端的空間環(huán)境綜合臺(tái)站




除了國內(nèi)觀測(cè)站點(diǎn)外，實(shí)驗(yàn)室還依托國家海洋局在地球南北極地區(qū)開展地磁與電離層觀測(cè)。實(shí)驗(yàn)室（含其前身中科院地球物理研究所地磁與高空物理研究室野外觀測(cè)站）自1984年組織科技人員參加首次中國南極科學(xué)考察隊(duì)起，一直連續(xù)參加南極地磁與高空物理的科學(xué)考察工作，始終沒有間斷。長城站地磁觀測(cè)工作從1984年持續(xù)到1995年，杭州站地磁觀測(cè)自1989年杭州站建站起持續(xù)至今。




南極杭州站




30多年來，實(shí)驗(yàn)室共有32人執(zhí)行了47次南北極科考任務(wù)，其中長城站11次越冬科考任務(wù)，1次度夏科考任務(wù)；杭州站24次越冬科考任務(wù)，1次度夏科考任務(wù)，黃河站10次度夏科考任務(wù)。2人3次赴南極執(zhí)行越冬科考任務(wù)，6人2次赴南極執(zhí)行越冬科考任務(wù)，2人既參加過南極科考又參加過北極科考，多人擔(dān)任科考班班長。實(shí)驗(yàn)室在南極杭州站開展的地磁觀測(cè)包括相對(duì)觀測(cè)記錄和絕對(duì)定標(biāo)觀測(cè)。地磁絕對(duì)觀測(cè)由人工完成，需要工作人員熟練掌握觀測(cè)技術(shù)，細(xì)心操作，每周至少觀測(cè)兩次。也就是說，我們的科學(xué)工作者每次都得在南極越冬，通常參加一次考察的時(shí)間為15個(gè)月左右。




吳寶元(左)，第11次南極科學(xué)考察長城站越冬（1994.10-1996.04）




黃照國，第18次南極科學(xué)考察隊(duì)杭州站越冬

（2001.10-2003.04）




蘇振波（左），第22次南極科學(xué)考察隊(duì)杭州站越冬（2005.11-2007.04）




常首民，第25次、第28次南極科學(xué)考察隊(duì)杭州站越冬（2008.10 - 2010.01，2011.10-2013.01）




解海永，第30次南極科學(xué)考察隊(duì)杭州站越冬

（2013.11-2015.01）




武志（右），第32次南極科學(xué)考察隊(duì)杭州站越冬（2015.11-2017.01）




30年來，實(shí)驗(yàn)室歷年科考人員均圓滿完成科考任務(wù)，獲得了大量連續(xù)可靠的地磁和電離層觀測(cè)資料，并按國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了資料整理和定標(biāo)，共出版地磁年報(bào)30本，積累觀測(cè)數(shù)據(jù)60多GB。國內(nèi)外科學(xué)家，利用這些資料和數(shù)據(jù)，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表有關(guān)論文30余篇。




由于實(shí)驗(yàn)室組成架構(gòu)的演變和人員的流動(dòng)更替，許多參加過南北極考察的同志目前不再在實(shí)驗(yàn)室工作。實(shí)驗(yàn)室其他成員，雖未親赴地球兩極，也同樣一直在國內(nèi)堅(jiān)持為南北極考察活動(dòng)提供支撐和服務(wù)。榮譽(yù)證書上，同樣有他們的貢獻(xiàn)。




南極工作照




在地球的南北極考察，與國內(nèi)的工作生活環(huán)境有著天壤之別，個(gè)中的艱難困苦常人難以想象。




首先，地磁場(chǎng)觀測(cè)非常精密和靈敏，為了避免干擾，地磁觀測(cè)室都遠(yuǎn)離生活區(qū)，南極杭州站地磁觀測(cè)室到站上實(shí)驗(yàn)和生活區(qū)有幾百米距離。在惡劣天氣和大風(fēng)暴時(shí)，這段路程對(duì)科考隊(duì)員去地磁觀測(cè)室進(jìn)行地磁絕對(duì)觀測(cè)是十分嚴(yán)峻的考驗(yàn)。十多級(jí)的大風(fēng)使人無法站立和行走，漫天的雪粒讓人看不清前面的道路和建筑，他們只能在地磁觀測(cè)室和站上生活區(qū)之間拉一條安全繩，靠這根繩子確保不迷失方向，憑著堅(jiān)強(qiáng)的毅力連走帶爬到地磁觀測(cè)室開展地磁絕對(duì)定標(biāo)觀測(cè)工作。地磁場(chǎng)絕對(duì)觀測(cè)需要觀測(cè)人員熟練掌握儀器操作并準(zhǔn)確快速讀數(shù)，這在國內(nèi)都需要較長時(shí)間培訓(xùn)和練習(xí)。南極地磁場(chǎng)擾動(dòng)非常劇烈，擾動(dòng)幅度大約是國內(nèi)的10倍，極夜時(shí)光線又很差，這給地磁絕對(duì)定標(biāo)觀測(cè)造成了很大困難。實(shí)驗(yàn)室科考隊(duì)員針對(duì)極區(qū)地磁場(chǎng)擾動(dòng)特性，結(jié)合上述兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種新的觀測(cè)方法，較好地解決了大擾動(dòng)環(huán)境下的絕對(duì)定標(biāo)觀測(cè)的精度和可靠性問題，并在觀測(cè)儀器微調(diào)讀數(shù)上也摸索出了一套技巧，為這些年來順利完成科考任務(wù)和保證數(shù)據(jù)精度與可靠性提供了技術(shù)保障。




南極杭州站，穿過齊腰積雪去地磁觀測(cè)




在南極杭州站，暴風(fēng)雪一來就持續(xù)好幾天。暴風(fēng)雪過后則在站區(qū)留下又高又寬的雪壩，科考隊(duì)員時(shí)常得花大力氣翻過這些雪壩去實(shí)驗(yàn)室，“連滾帶爬”是家常便飯。




南極杭州站，地磁絕對(duì)觀測(cè)




南極杭州站，一起安裝氣象儀器




在極地環(huán)境下，每一項(xiàng)野外工作都需要大家齊心合力的協(xié)作，這既是為了科考工作的順利進(jìn)行，也是為極地環(huán)境下科考人員的安全著想。外出時(shí)，必須三人以上，同時(shí)帶上通訊工具以及必要的極地戶外用品、食品等。




南極杭州站，安裝地磁探頭




其次，南北極觀測(cè)站遠(yuǎn)離祖國大陸和城市，人力和物力的保障無法與國內(nèi)相比。工作中碰到復(fù)雜的問題時(shí)，考察隊(duì)的隊(duì)友們都會(huì)提供力所能及的幫助，但由于各自觀測(cè)研究方向不同，專業(yè)方面的核心問題還是要以考察隊(duì)員本人為主解決。除了本專業(yè)工作外，還要協(xié)助隊(duì)友完成其他專業(yè)科考任務(wù)，并參加臺(tái)站的后勤保障工作。這些，考驗(yàn)的是獨(dú)立解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的水平。南北極站點(diǎn)的備件、工具、材料不像國內(nèi)豐富，也不能隨時(shí)補(bǔ)給，解決問題更多的是靠考察隊(duì)員的智慧與經(jīng)驗(yàn)。因此，經(jīng)過南北極考察，隊(duì)員們都練就了一身本領(lǐng)，十八般武藝，樣樣都通：計(jì)算機(jī)、電路板、網(wǎng)絡(luò)、木工、泥瓦工、搬運(yùn)工、水電工、五金加工......




南極杭州站，安裝基座




南極杭州站，固定光纖




南極杭州站，搬運(yùn)物資




地磁觀測(cè)室與站區(qū)隔莫愁湖相望，夏季常用小船運(yùn)送物資，冬季則整個(gè)湖面封凍，觀測(cè)時(shí)需踏冰而行。




南極杭州站，維修觀測(cè)室




由于觀測(cè)室已用多年，且南極風(fēng)大酷寒，屋頂破損嚴(yán)重，夏季冰雪消融，屋頂漏水，這時(shí)科考人員成為多面手，自己動(dòng)手維修屋頂。




南極杭州站，安裝地磁探頭




地磁觀測(cè)設(shè)備安裝時(shí)需要低磁或者無磁的建筑材料，所以采用木樁作為設(shè)備的安裝基座。上一刻的泥瓦匠此時(shí)又變身成木工了。




風(fēng)雪茫茫亦巡山，只因責(zé)任在心間




杭州站科考實(shí)驗(yàn)室分布在站區(qū)的不同方位，距站區(qū)都有一定的距離。因此每日的安全巡視，在氣候極端惡劣的南極是極為必要的，同時(shí)也是對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和用電安全的極大保證。在風(fēng)雪肆虐的極夜期間，科考隊(duì)員依然工作如常。




海冰探路，為下次考察隊(duì)抵站做準(zhǔn)備




杭州站周邊被海冰所包圍，極地破冰船雪龍?zhí)柾ǔＶ荒艿竭_(dá)杭州站外圍幾十公里處。物資卸運(yùn)一般采用雪地車海冰運(yùn)輸和飛機(jī)空中吊運(yùn)。科考隊(duì)員每年都會(huì)在雪龍船抵站之前探測(cè)好海冰卸貨路線，標(biāo)注冰裂縫的寬度的和位置，為即將到來的海冰卸貨做好準(zhǔn)備。




五星紅旗我為你驕傲，杭州站仲冬節(jié)升旗儀式




每年北半球夏至?xí)r節(jié)，南半球正值極夜，是南極最黑暗最難熬的一天。這一天也是南極的仲冬節(jié)，這是南極洲最為隆重的節(jié)日，杭州站的科考隊(duì)員們?cè)陲L(fēng)雪中莊嚴(yán)地舉行升旗儀式，慶祝節(jié)日，遙思家國。




南極杭州站，度夏期間繁忙卸貨




由于杭州站外圍海冰封凍嚴(yán)重，極地破冰船雪龍?zhí)枱o法抵近站區(qū)，因此很大一部分人員和物資上站都需要靠直升機(jī)來運(yùn)送。直升機(jī)的轟鳴聲不時(shí)地從天際傳入耳中，襯托著杭州站格外繁忙的夏季。




南極杭州站，鑿冰取水




經(jīng)過漫長的極夜，站區(qū)儲(chǔ)存的飲用淡水需要及時(shí)的補(bǔ)充，以供生活需要。隊(duì)員們會(huì)分成小組乘坐雪地車去冰蓋上拉運(yùn)冰塊，然后化冰成水，儲(chǔ)存?zhèn)溆谩？瓶缄?duì)員們既能欣賞到壯美的冰山景色，還能飲用到極為純凈的水。這其中的每一塊藍(lán)冰或每一滴水都是來自數(shù)百萬年前那迎風(fēng)飛舞的雪花?？瓶缄?duì)員們?cè)谶@里飲水思源，刨冰問底，探索科學(xué)奧秘。




南極杭州站，遇冰縫架橋




度夏期間，海冰變化莫測(cè)，今天還是平整的海冰，一夜之間就會(huì)產(chǎn)生很寬的冰裂隙。如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)注，雪地車海冰卸貨時(shí)會(huì)存在極大的安全隱患。不少國家的南極考察隊(duì)都發(fā)生過雪地車掉進(jìn)冰裂隙中或沉入海底的事故，也有不少科考隊(duì)員因此而命隕南極。




野外地質(zhì)考察-探查南極風(fēng)凌石




南極閑暇時(shí)光




夏季冰上足球賽




南極杭州站，極夜期間的貝母云




極光——攝于南極杭州站臉譜儲(chǔ)油罐附近




極光是一種絢麗多彩的發(fā)光現(xiàn)象，是唯一能被肉眼觀察到的太陽和地球之間相互作用的物理現(xiàn)象。極光出現(xiàn)在高磁緯地區(qū)，是來自太陽互動(dòng)區(qū)的帶點(diǎn)高能粒子流使高層大氣分子或原子激發(fā)或電離而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。極光一般呈現(xiàn)帶狀、弧狀、幕狀、放射狀等。它們?cè)谔炜罩杏袝r(shí)出現(xiàn)時(shí)間很短，猶如焰火一閃而過；而有時(shí)能在蒼穹中持續(xù)數(shù)個(gè)小時(shí)，變幻莫測(cè)，流光溢彩，如夢(mèng)如幻，極為震撼。在南極被稱為南極光，而在北極則被稱為北極光。




帝王企鵝




企鵝家族中最大的物種，一般在90厘米以上，體重可達(dá)50千克。




南極賊鷗




南極珍禽，膽大，兇猛，從小具有賊性。稍不注意，科考隊(duì)員外出考察時(shí)，手套圍巾等輕巧一點(diǎn)的物品就會(huì)被叼走。




威德爾海豹




阿德利企鵝




別有洞天，感懷心間




南北兩極具有獨(dú)特的地球物理、人文和地理現(xiàn)象。極地科學(xué)考察，是一筆難得的人生經(jīng)歷，并且將會(huì)獲得寶貴的知識(shí)財(cái)富。去了南北極，才知道照片里的極光比肉眼看到的更漂亮；去了南北極，才知道企鵝不會(huì)被北極熊吃掉；去了南北極，才知道白天也應(yīng)該睡覺；去了南北極，才知道身體健康、家庭和諧、同事團(tuán)結(jié)比什么都重要。




南極杭州，心心不停，念念不住




注：圖片主要來自實(shí)驗(yàn)室考察隊(duì)員，少量圖片由隊(duì)友提供，一并表示感謝。




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編輯：陳果

美術(shù)編輯：張騰飛

校對(duì)：張曉燕





公眾號(hào)：中科院地質(zhì)地球所

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