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新知|我国第五座南极考察站开站,我们为什么一定要去南极
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新知|我国第五座南极考察站开站,我们为什么一定要去南极

发布日期:2024-02-29 14:00    点击次数:126

主笔、视频制作:于梅君

今年是中国极地考察40周年。2月7日,我国第五座南极考察站正式开站,这是继长城站、中山站、昆仑站、泰山站之后,我国建设的第五座南极考察站,也是第三座常年考察站。自1984年首次南极科考至今,我国一代又一代科考队员奔赴地球最南端,这片终年冰雪覆盖的神秘大陆,究竟有何魔力,吸引我们孜孜不倦地探索?

南极新地标!我国第五座南极考察站开站

南极新地标!我国第五座南极考察站开站

考察站,是极地科考的重要基础,而极地考察站的选址和建立,可从侧面反映一个国家的综合实力。

1984年11月20日,中国首次派出南极考察队伍,建立南极长城站是头号任务。1985年2月,我国第一个南极考察站——长城站在南极洲乔治王岛建设完成。

此后,一个个中国坐标相继亮起:1989年2月,中山站建成;2009年2月,昆仑站开站;2014年2月,泰山站落成;2024年2月7日,我国第五个南极考察站——秦岭站开站。

秦岭站位于南极罗斯海沿岸区域,主体设计为南十字星造型,设计理念源自航海家郑和下西洋使用的南十字星导航。建筑面积5244平方米,预计可容纳度夏考察人员80人、越冬考察人员30人。

新站为何命名为“秦岭”?国家海洋局极地考察办公室副主任龙威介绍,秦岭是我国地理上的南北分界线,被尊为华夏文明的龙脉,而新站所处区域,同样也有一条作为南极洲东西地理分界线的横贯山脉。以中华民族的祖脉“秦岭”命名,是绵延传承中华历史文化记忆的一个精神象征。

新站作为我国第三个南极常年越冬考察站,将在南极科考中发挥重大作用。中国极地研究中心研究员何剑锋介绍,我国的南极常年越冬站,即长城站、中山站和秦岭站,分别对应大西洋扇区、印度洋扇区和太平洋扇区。

长城站观测研究的重点是生态系统,中山站观测的重点是雪冰和空间环境,而秦岭站研究的重点则是海洋。

秦岭站将填补我国在太平洋扇区长期观测的空白,更好地回答气候变化、冰雪和生态环境变化机理等前沿科学问题。秦岭站还将与周边的美国、新西兰、德国等国考察站合作,成为南极考察合作的典范。

满满“中国范儿”,秦岭站实现智慧化科考

满满“中国范儿”,秦岭站实现智慧化科考

在南极的极端环境中,设计建造一座安全先进的建筑,考验的是中国智慧、中国方案。

秦岭站设计抗风能力达到每秒65米,相当于17级以上的风力,远超当地已知的最大风速。为解决钢材“冷脆现象”,国内厂商生产出能抵抗零下60摄氏度超低温和海岸环境强腐蚀性的钢材。针对南极干燥易燃环境,采用智慧火眼消防系统,10秒内可精准识别火情……

中央环廊衔接东西两翼,一体式设计,更是让秦岭站独树一帜。“考虑到当地高寒、强风、辐射等特殊的恶劣环境,建筑采用了集中式形态。”秦岭站副总设计师祝贺说,考察队员工作、生活等日常活动,完全可以在一体式主楼里进行。

为缓解考察队员心理压力,建筑内装采用明快的色调、温暖的木质表面;设置植物温室,屋内变得绿意盎然;餐厅落地窗面向海湾,队员可以欣赏绝佳的南极风光。

南极环境独特而脆弱,“绿色考察”理念贯穿于秦岭站的设计和施工全过程。风能、太阳能等新能源占比超过60%;所有的油漆、建材均采用无甲醛无氟材料;

采用工厂模块化全装修建造,模块化率达到45%,大大减少现场工作量;集成了微电网监控、能源管理平台等先进技术,让考察站运转更加绿色环保。

同时,秦岭站采用了基于卫星通信系统的数据管理和远程同步,设置自动检测、应急处置等智慧运维系统,以及智能通讯、数据采集等专用网络系统,实现了智慧化科考。

南极洲有多个边缘海,新站为何选在罗斯海

南极洲有多个边缘海,新站为何选在罗斯海

罗斯海区域,被认为保存着地球罕见的完整海洋生态系统,这里曾是中国南极科考布局的空白。

在南极大陆所有的边缘海里,罗斯海是最向南延伸的一片海,其湾顶纬度约为南纬78度,离南极点很近。如果从上空俯瞰,秦岭考和长城站、中山站将形成三足鼎立格局,带来独特的科考价值。

海洋二所副研究员赵军,曾任中国第37次南极考察首席科学家,在他看来,罗斯海区域十分特殊,对科学家有强烈的吸引力,“这里温度特别低,就像一座‘冰工厂’,是南极底层水的关键起源地,驱动着世界上的海洋源源不断地循环流动。”

罗斯海是全球最大的海洋保护区,总面积155万平方公里,是地球上为数不多、最接近原始状态的极地海域之一。海洋生物丰富、生态网完整,大约生活了50%的南极C型虎鲸、40%的阿德利企鹅和25%的帝企鹅。

“那里是一个‘冰火交融’的神奇地方。”上海交通大学海洋学院院长周朦教授介绍,“罗斯海沿岸有埃里伯斯火山、墨尔本火山等多座著名火山,冰雪覆盖、山海相映。在寂寞荒凉的南极冰海,活火山的热液,为极地生物提供了宝贵的能量来源。”

罗斯海也是南大洋深入南极大陆纬度最高的一个边缘海,是船舶进入南极大陆的传统航路。一百多年前,许多南极探险家都选择在罗斯海登陆。

罗斯海沿岸地理优越,横贯南极山脉中的巨大冰川划入罗斯海,蔓延形成了著名的罗斯冰架。罗斯海地区具有岩石圈、冰冻圈、生物圈、大气圈等,科学考察价值极高,吸引了许多国家建设考察站。此前,已有美国、新西兰、韩国、俄罗斯、意大利、德国等6个国家建设了7座考察站。

“秦岭站独特的地理位置,能够带来差异化的科考价值,是对我国现有科考布局的有益补充。”国家海洋局极地考察办公室主任沈君说,未来依托秦岭站,将开展海洋生态、海冰、地球物理、陆地生态、鸟类等调查和观测监测,为评估南极生态环境和气候变化提供基础支撑。

知多一点 我们为什么一定要去南极

我国自1984年首次南极考察至今,一代又一代中国科考队员奔向地球最南端。40年间,随着一次又一次突破,中国逐渐走向南极科考的前沿。可这片冰封大陆仍有太多未解之谜,皑皑冰雪之下,埋藏着地球数百万年的秘密,蕴藏着数不尽的生态系统宝藏。

不毛之地其实生机盎然

严酷的自然条件,导致南极大陆生物稀少,但围绕大陆的南大洋,却拥有丰富的生物资源。

常年或季节性栖息在南极地区的鸟类就有41种,仅企鹅数量就多达2亿只;常年生活在南极辐合带以南的海豹总量约3200万头;鱼类约200种,其中四分之三为南极鳕鱼,主要分布在南极陆架区。

南大洋磷虾总藏量常年维持在50亿吨之内,每年可渔获5000万吨且不会影响生态平衡,这相当于当今世界总渔获量的一半!2023年8月12日,中国第13次北冰洋科学考察队乘坐“雪龙2”号极地科考破冰船航行至北纬81度附近海域,正式开始综合调查作业时,在南极洲的边缘海域,意外地探寻到了一片潜藏着巨量南极磷虾的海域,每立方米的海水中,最多竟然容纳高达几万只南极磷虾。

地球之端,蕴藏丰富资源

南极冰层覆盖下的矿产、能源、淡水资源,也是世界各国开展南极考察的动机和目标。

南极的石油和天然气主要分布在大陆架区,石油储藏量500亿—1000亿桶,天然气储量30000亿—50000亿立方米,此外还拥有巨大的风能、潮汐能和地热能等清洁能源。

蕴藏金属矿物的地层面积为3.3万平方千米,含矿地层厚度可达6500米,现已发现煤、铂、铀、铁、锰、铜、镍等矿产资源。

其中,煤、铁储量均为世界第一。煤矿总蕴藏量约5000亿吨,南极横断山脉裸露于地表的煤矿是世界最大煤田之一;铁矿主要分布在东南极洲,“铁山”查尔斯王子山铁矿是全球最大铁矿之一,可供全世界开发利用200年。

此外,南极洲的云母、石墨等非金属矿物多伴生于其他矿化物质内,更具经济价值。

南极洲还是地球最大的淡水资源库,其98%的土地常年被冰雪覆盖,冰盖平均厚度2350米,冰雪总量约2800万立方千米,占全球冰雪总量的90%以上。冰盖储存了全世界80%可用淡水,且没有受到污染,可供人类用7500年。

陨石是探索太阳系起源和演化的珍贵“原始资料”。南极大陆常年冰封、寒冷干燥,恰恰是保存陨石的极佳场地。陨石降落后被冰盖封住,难以风化,居地年龄最高可达到280万年。

近百年来,世界经济高速发展的同时,人类赖以生存的自然资源也在加速枯竭。按照上世纪末的开采速度计算,地球上现可开发利用的石油、天然气储量只够维持50年左右,煤炭也将在160多年后消耗殆尽。而暗藏于南极冰盖下的丰富资源,无疑成为人类能源危机下的新希望。

是气候变化灵敏的“指示器”

南极冰盖总面积将近1400万平方公里,平均厚度约2100米,被称为地球的“冷源”,如果全部融化,不仅能让全球海平面升高约58米,而且会深刻影响地球的气候环境。因此,南极冰盖的未来变化,是气候变化研究的重中之重。我国科学家正通过冰雷达给南极冰盖做“CT”,有望首次揭示南极冰下湖生命生态系统。

“人类活动产生的二氧化碳,有近40%被南大洋吸收。围绕南极开展的科学研究,可为全球控制二氧化碳排放、探求新的发展空间,提供科学依据。”第39次南极科考大洋队队长李栋解释说,作为气候环境的航向标,全球变化的很多问题,都要从极地找答案。

国家海洋局极地考察办公室原一级巡视员秦为稼介绍,开展南极考察活动40年来,我国在海洋学、冰川学、空间与地球物理科学等方面,都取得了一批令世界瞩目的科学研究成果。

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