楊晨　王國(guó)勇

編者按：中國(guó)探索北極、開(kāi)發(fā)利用北極、參與北極的國(guó)際治理，都離不開(kāi)對(duì)北極地區(qū)的科學(xué)研究。以中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)氣象局原局長(zhǎng)秦大河為代表的中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，克服種種困難，不斷完成北極科研領(lǐng)域的突破，為中國(guó)開(kāi)展北極事務(wù)提供了強(qiáng)有力的科技支撐。近日，本刊在秦大河院士的幫助支持下，對(duì)我國(guó)多年來(lái)開(kāi)展北極科技研究所取得的主要成績(jī)、開(kāi)展的多項(xiàng)科研活動(dòng)展開(kāi)報(bào)道。

開(kāi)展北極科研工作的背景與意義

北極地區(qū)面積2000多萬(wàn)平方公里，主要包括極區(qū)北冰洋、邊緣陸地海岸帶及島嶼、北極苔原和最外側(cè)的泰加林帶，氣候嚴(yán)寒。隨著全球變化加劇，北極地區(qū)的增暖幅度是全球平均的2倍，冰凍圈顯著退縮，這不但深刻影響著當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活，也對(duì)全球氣候、軍事及經(jīng)濟(jì)環(huán)境帶來(lái)巨大影響。

北極地區(qū)的氣候變化對(duì)中低緯度（包括中國(guó)）地區(qū)的天氣、氣候具有重要影響。北極地區(qū)蘊(yùn)藏巨大的礦產(chǎn)、油氣和生物等資源，是21世紀(jì)世界能源戰(zhàn)略高度關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域。北極石油、天然氣能源的可采性受控于未來(lái)冰凍圈的變化，特別是需要在海冰與多年凍土的監(jiān)測(cè)與預(yù)估方面提供科技支撐。同樣，北極氣候變化將影響漁業(yè)等區(qū)域的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，需要從氣候和海洋變化等科學(xué)研究入手預(yù)估未來(lái)的影響。特別重要的是，北極氣候系統(tǒng)變化對(duì)地緣政治的影響最突出后果之一是北極海冰消退后航道的開(kāi)通，必將成為影響21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)和軍事格局的重大事件。

我國(guó)是近北極國(guó)家，北極氣候系統(tǒng)變化不僅對(duì)我國(guó)的天氣和氣候具有重要影響，而且涉及北極地區(qū)的政治、軍事、經(jīng)濟(jì)等國(guó)際事務(wù)也與我國(guó)有密切關(guān)系。2017年1月18日，國(guó)家主席習(xí)近平在聯(lián)合國(guó)日內(nèi)瓦總部發(fā)表了題為《共同構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體》的主旨演講，明確中國(guó)要秉持和平、主權(quán)、普惠、共治原則，把深海、極地、外空、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域打造成與國(guó)際各方合作的新疆域。2017年3月29日，時(shí)任國(guó)務(wù)院副總理汪洋在俄羅斯阿爾漢格爾斯克市出席第四屆國(guó)際北極論壇開(kāi)幕式并致辭，表示我國(guó)要加強(qiáng)北極生態(tài)環(huán)境保護(hù)，不斷深化對(duì)北極的科學(xué)探索，依法合理開(kāi)發(fā)利用北極資源，完善北極治理體制機(jī)制，共同維護(hù)北極和平與穩(wěn)定。4月4日，習(xí)近平主席訪問(wèn)芬蘭（2017年5月芬蘭接任北極理事會(huì)輪值主席國(guó)），提出加強(qiáng)中芬合作，促進(jìn)北極地區(qū)生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。7月3日，習(xí)近平主席在克里姆林宮會(huì)見(jiàn)俄羅斯總統(tǒng)普京，提出中俄雙方共同開(kāi)發(fā)和利用海上通道特別是北極航道，打造“冰上絲綢之路”?？傊?，中國(guó)不斷強(qiáng)化參與北極開(kāi)發(fā)與治理的能力。

2018年1月26日，國(guó)務(wù)院新聞辦公室以中、英、法、俄、德、西、阿、日等8個(gè)語(yǔ)種發(fā)表《中國(guó)的北極政策》白皮書(shū)，明確指出中國(guó)是北極事務(wù)的積極參與者、建設(shè)者和貢獻(xiàn)者，愿本著“尊重、合作、共贏、可持續(xù)”的基本原則，與有關(guān)各方一道，積極應(yīng)對(duì)北極變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)，共同認(rèn)識(shí)北極、保護(hù)北極、利用北極和參與治理北極。中國(guó)倡導(dǎo)構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體，努力為北極發(fā)展貢獻(xiàn)中國(guó)智慧和中國(guó)力量，愿與國(guó)際社會(huì)一道共同維護(hù)和促進(jìn)北極的和平、穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。作為發(fā)展中的大國(guó)，中國(guó)在北極事務(wù)上有重要國(guó)家戰(zhàn)略需求，而且也已成為北極理事會(huì)觀察員國(guó)。為了使我國(guó)能夠在國(guó)際北極事務(wù)中有所作為，急需加強(qiáng)科學(xué)研究以提供基礎(chǔ)的科技支撐。

中國(guó)開(kāi)展北極科研的進(jìn)程

我國(guó)開(kāi)展北極科研的時(shí)間較晚，1951年，武漢測(cè)繪學(xué)院的高時(shí)瀏到達(dá)地球北磁極（71°N，96°W）從事地磁測(cè)量工作，成為第一個(gè)進(jìn)入北極地區(qū)的中國(guó)科技工作者。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，中國(guó)科學(xué)院相關(guān)科研機(jī)構(gòu)與其他單位一起先后組織了多次北極考察。1988年，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所與北極國(guó)家挪威的卑爾根大學(xué)合作，開(kāi)始北極—青藏高原環(huán)境變化比較研究的合作。1995年，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主持，中國(guó)科學(xué)院組織了中國(guó)首次北極點(diǎn)科學(xué)考察。該次考察的科學(xué)目標(biāo)是北極地區(qū)對(duì)全球環(huán)境變化的影響和響應(yīng)，內(nèi)容包括海洋、冰雪、大氣、古環(huán)境、生態(tài)、遙感和大地測(cè)量等方面。1996年我國(guó)加入了國(guó)際北極科學(xué)委員會(huì)（IASC），成為第16個(gè)成員國(guó)，同年，參加了IASC的白令海計(jì)劃（BESIS）、國(guó)際北極浮標(biāo)計(jì)劃（IABP）的工作。1999年，我國(guó)政府首次組織了北極地區(qū)的大規(guī)模綜合科學(xué)考察，極地考察船“雪龍?zhí)枴贝钶d124名考察隊(duì)員首航北極，總航行14180海里。2003年、2008年、2010年、2012年、2014年、2016年、2017年、2018年又先后組織了八次科學(xué)考察，進(jìn)行北極地區(qū)大范圍海洋、大氣、海冰、生物生態(tài)等調(diào)查和采樣。21世紀(jì)初，中國(guó)極地考察辦公室啟動(dòng)建立中國(guó)北極考察站議程，2004年中國(guó)北極黃河站在斯瓦爾巴德群島新奧爾松落成并啟動(dòng)運(yùn)行，為大氣（包括高層大氣電離層、氣象、大氣環(huán)境）、海洋（近岸海洋生物和生態(tài)等）、陸地環(huán)境和生態(tài)、冰川、地質(zhì)等現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和采樣提供支持。另外，針對(duì)北極治理的中國(guó)參與問(wèn)題，學(xué)者們進(jìn)行了一定程度的研究，如國(guó)家海洋局極地考察辦公室主編的《北極研究》、中國(guó)海洋大學(xué)編著的《北極航道的國(guó)際問(wèn)題研究》、陸俊元教授編著的《北極地緣政治與中國(guó)應(yīng)對(duì)》等。

目前，我國(guó)對(duì)國(guó)際北極科學(xué)研究的態(tài)勢(shì)已經(jīng)初步了解，并針對(duì)國(guó)際上關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行戰(zhàn)略布局，如加強(qiáng)北極地區(qū)氣候系統(tǒng)變化監(jiān)測(cè)及其對(duì)中低緯地區(qū)氣候變化的影響和反饋?zhàn)饔?、北極地區(qū)冰凍圈變化監(jiān)測(cè)及其環(huán)境指示意義的研究、北極地區(qū)人口和生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)研究、北極地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測(cè)研究、極地區(qū)生物資源的可持續(xù)利用研究、全球變化對(duì)北極地區(qū)及其居民的影響等。我國(guó)對(duì)北極地區(qū)相關(guān)科研工作集中于中國(guó)北極黃河站周邊以及數(shù)次科考船的航線斷面上，基本不涉及北極陸地和大陸架等戰(zhàn)略核心區(qū)。相比環(huán)北極國(guó)家，北極科學(xué)大會(huì)和國(guó)際科學(xué)峰會(huì)上中國(guó)的聲音很弱，科學(xué)研究水平在各個(gè)層面仍滯后于北極地區(qū)相關(guān)科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)和需求。

中國(guó)科學(xué)院“冰凍圈科學(xué)”研究團(tuán)隊(duì)深化北極科學(xué)研究

秦大河院士領(lǐng)銜的中國(guó)科學(xué)院“冰凍圈科學(xué)”研究團(tuán)隊(duì)，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，深入開(kāi)展冰凍圈科學(xué)研究，參與了歷次的北極科學(xué)考察，取得一系列創(chuàng)新成果。秦大河院士在國(guó)際上首先提出冰凍圈科學(xué)概念，并從冰凍圈與其他圈層相互作用、冰凍圈變化的影響與適應(yīng)對(duì)策、冰凍圈災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理與服務(wù)功能區(qū)劃等方面構(gòu)建了冰凍圈科學(xué)理論框架，并創(chuàng)建國(guó)際上首個(gè)“冰凍圈科學(xué)”概念的實(shí)驗(yàn)室——冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。近年來(lái)，秦大河院士團(tuán)隊(duì)開(kāi)展的北極科學(xué)研究，布局以北極冰凍圈變化的影響為主線，以豐富和完善冰凍圈科學(xué)體系為總目標(biāo)，揭示北極冰凍圈變化與中低緯度天氣氣候的關(guān)系，明晰北極冰凍圈變化的碳循環(huán)關(guān)鍵過(guò)程及其氣候反饋，強(qiáng)化北極海冰變化監(jiān)測(cè)和模擬、預(yù)測(cè)和影響評(píng)估的研究，揭示全球變暖對(duì)北極東北航道和西北航道的影響機(jī)制并預(yù)估未來(lái)的變化，闡明北極冰凍圈變化與可持續(xù)發(fā)展，提升我國(guó)北極冰凍圈研究的水平，為國(guó)家戰(zhàn)略需求服務(wù)。

早在上世紀(jì)90年代，秦大河院士領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)成員多次赴北極開(kāi)展科研工作。如1994年侯書(shū)貴教授參加了中美北極阿拉斯加巴羅地區(qū)環(huán)境科學(xué)考察;1995年3月-5月，效存德教授參加了“中國(guó)首次遠(yuǎn)征北極點(diǎn)科學(xué)考察”;1996年康世昌研究員在北極斯瓦爾巴島研究生院（UNIS）工作和學(xué)習(xí)，同年秦大河院士也在該研究生院授課。進(jìn)入本世紀(jì)，團(tuán)隊(duì)在北極的科研工作得到加強(qiáng)。2007-2012年，秦大河領(lǐng)銜的冰凍圈科學(xué)團(tuán)隊(duì)參與的北極國(guó)際格陵蘭NEEM深冰芯鉆取項(xiàng)目獲得成功，揭示了Eemian時(shí)期格陵蘭冰蓋的變化情況，為預(yù)估未來(lái)氣候形勢(shì)下格陵蘭冰蓋的變化及穩(wěn)定性提供了基礎(chǔ)。2007年7月，秦大河院士率隊(duì)赴中國(guó)北極黃河站進(jìn)行訪問(wèn)考察，提出要大力加強(qiáng)極地氣候系統(tǒng)觀測(cè)和氣候變化科學(xué)研究，尤其是加強(qiáng)極地大洋環(huán)流、海冰變化、冰川變化與極地大氣環(huán)境的關(guān)系以及全球能量平衡等前沿科學(xué)的研究工作。在受邀與中國(guó)駐挪威大使及使館工作同志交流期間，還特別提出要強(qiáng)化做好極地氣候變化知識(shí)的科普和宣傳工作。自2015年開(kāi)始，秦大河連續(xù)三年帶隊(duì)，赴北極地區(qū)開(kāi)展東北格陵蘭冰蓋快速冰流（Northeast Greenland Ice Stream，NEGIS）深鉆計(jì)劃（East GRIP）科學(xué)考察、北極冰凍圈變化與可持續(xù)發(fā)展考察等，并與美國(guó)、俄羅斯、歐洲等北極研究的著名科研機(jī)構(gòu)和高校開(kāi)展國(guó)際合作，推動(dòng)北極地區(qū)冰凍圈綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和完善。全球變暖變化背景下北極海冰快速消融的成因是國(guó)際上關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。自2015年起，秦大河團(tuán)隊(duì)的科研人員每年也針對(duì)海冰和積雪開(kāi)展了系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，取得了顯著的成果。

總體上，綜合對(duì)比國(guó)內(nèi)和國(guó)際目前在北極地區(qū)科學(xué)研究的水平，中國(guó)起步相對(duì)較晚，研究基礎(chǔ)相對(duì)薄弱、研究方向分散且不系統(tǒng)。為盡快提高我國(guó)在北極地區(qū)的科學(xué)研究水平，建立國(guó)際化的北極冰凍圈野外觀測(cè)與研究網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)北極數(shù)據(jù)共享中心，進(jìn)而領(lǐng)銜并主導(dǎo)部分具有研究?jī)?yōu)勢(shì)的國(guó)際研究方向，是我國(guó)北極研究“彎道超車(chē)”的有效措施。秦大河團(tuán)隊(duì)審時(shí)度勢(shì)，及時(shí)與美國(guó)阿拉斯加大學(xué)、俄羅斯科學(xué)院等多方研討與協(xié)商，開(kāi)展有效的合作，并組織籌建“中國(guó)科學(xué)院北極冰凍圈科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展研究中心”。2017年1月21日，團(tuán)隊(duì)與作為北極研究領(lǐng)頭羊的美國(guó)阿拉斯加大學(xué)費(fèi)爾班克斯分校國(guó)際北極研究中心在蘭州簽訂合作協(xié)議框架，確定雙方共建研究中心、數(shù)據(jù)中心、臺(tái)站網(wǎng)絡(luò)以及人才培養(yǎng)，以期在北極冰凍圈快速變化及其影響，特別是冰凍圈變化與可持續(xù)發(fā)展方面開(kāi)展長(zhǎng)期合作研究。2017年6月，秦大河院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員，包括蘭州大學(xué)、清華大學(xué)、云南大學(xué)相關(guān)科研人員對(duì)北極阿拉斯加地區(qū)開(kāi)展野外考察，遴選野外臺(tái)站站址，調(diào)研當(dāng)?shù)匦枨?，并與國(guó)際北極研究中心進(jìn)一步深入交流與合作。

在全球變暖背景下，深入開(kāi)展北極冰凍圈及整個(gè)氣候系統(tǒng)變化研究，將提升中國(guó)科學(xué)家在冰凍圈科學(xué)與全球變化研究領(lǐng)域的國(guó)際地位，產(chǎn)出新的重大創(chuàng)新知識(shí)，形成適應(yīng)和減緩并重的引領(lǐng)全球應(yīng)對(duì)氣候變化的新理念，為全球生態(tài)環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)，為國(guó)家的北極戰(zhàn)略提供科技支撐。