本报记者延宏

　　北极——召唤中国科学家

　　有人说，“21 世纪的资源所在地是海洋”。的确，在北极的冰雪世界中，一目了然的丰富资源便是淡水资源。据统计，南极和北极冰雪总量约达 2970 万立方千米，储存了全世界可用淡水的 79% 左右。拖运冰山的设想，有可能成为解决一些干旱国家缺水的重要途径。

　　铁矿是南北极最富有的矿产资源之一。在北极地区，已查明的煤储量大约为 16000 亿吨。据保守估计，北极地区可采石油储量在 1000 亿—— 2000 亿桶之间。此外，有待查明的各种资源还很多，加之各国资源勘探结果未完全公开，因此，还有待进一步的勘探和开发。

　　众所周知，太阳辐射能是控制高空大气物理现象的能源。由于极地的太阳辐射能和地磁场与地球上其他地区迥然不同，因而，只有在极地上空，表征太阳辐射能的太阳风和其他高层空间中的带电能量粒子易于进入，并通过电离层向中低层大气输送，形成一系列重要的物理现象，如极光、哨声、粒子沉降和地磁脉动等。因而，要研究上述特殊物理现象，非在极地不可。

　　极为纯洁的自然环境，是极地得天独厚的条件。因而，研究全球环境变化必须以极地环境为基准点。诸如，北极格陵兰深厚的冰盖是提供研究古环境的冰岩芯的良好场所；南极大陆几千米厚的大冰盖更是反演古环境的极好地方。

　　全球气候变化是当今举世瞩目的重要课题。近 20 年来，科学家们一致认为，影响全球气候和环境变化的主要因子是极地、海洋和青藏高原。其中大多数科学家都认为南极、北极是影响气候和环境的关键区和敏感区，所以纷纷奔赴这两个极地进行科学考察研究。

　　从 1990 年开始，8 个环北极国家成立了“国际北极科学委员会”，改变了以往各国独自研究的局面，使北极科学研究走向国际化。

　　由于北极上的领土早已瓜分，作为我国本身又不在北极地区即北纬 66 度 33 分以北，要研究北极有诸多不便，但对于科学前沿性问题的研究，是我国科学研究的宗旨。因此，近年来我国科学家先后与北极周边国家的科学家合作，对北极进行科学考察。随着合作考察的增多与频繁，我国加入“国际北极科学委员会”的条件日趋成熟。终于，1995 年以中科院大气物理所研究员高登义、秦大河及其他几位科学家为代表参加了该委员会组织的一次北极科考，由此揭开了我国政府参与科学考察北极的序幕。第二年，国家海洋局就代表我国进入了“国际北极科学委员会”。

　　作为“国际北极科学委员会”成员国，我国科学家虽然参与了多次考察，但大都是以个人或某个团体的方式与国外北极地区科学家合作考察，还从来没有开着自己的船驶向北极，今年 7 月—— 9 月，我国第一次由政府部门组织的对北极地区大规模科学考察，将使我国真正跻身北极，为获取发言权争得一席之地。

　　北极——探索气候的圣地

　　北极地区作为能量的汇区，在全球气候及环境变化中的作用日益受到人们的关注。

　　从极地冰岩芯和湖底沉积样品中提取古气候资料的信息，为研究现代气候变化提供了科学背景条件，有助于预告未来气候演变。然而，未来气候的变化不一定都能按照过去历史演变过程而相似地进行，有时甚至相反。那么，未来气候的变化过程主要受什么因素影响呢？据中科院大气物理所高登义研究员介绍，影响气候变化除太阳能、温室效应等外在因素，气候本身也会变化，这是气候变化的内因。例如，占全球表面 70% 以上的海洋，它和全球大气间长期的相互作用变化也能引起气候变化；又如，地球及其周围大气（称做地一气系统）自身的不断变化也会影响气候，诸如极地冰覆盖面积变化对气候影响。另外，影响气候变化的内因与外因之间也会相互作用进而影响气候。

　　在此次考察中，中科院大气物理所承担了北极地区大气边界层的各种特征及各种热量交换情况的研究。所谓大气边界层，即大气分为许多层次，在最接近地表面处，一般地表到 1000 千米左右就是大气边界层；约在地表至 16 千米为对流层；约在 16 千米至 50 千米为平流层。在大气边界层内，各种物质和热量进行交换，其交换的多少会影响气候。

　　同时，他们还要开展对大气的垂直结构研究，包括温度分布怎样？其垂直运动怎样？对流层须与平流层之间的关系怎样？这两个层之间的交换现在看来比较剧烈，这也是目前一个新的学科——推论对流层与平流层之间的物质交换和热量交换。同时，还要研究一些物质如尘埃、CO2 等，地球上的哪些东西往上跑？上面的怎么会往下走……许多问题仅靠这一次时间是不够的，往返共两个月左右，在浮冰上仅 7 一 10 天，难度相当大。

　　另外，此次研究与以往相比有一显著区别。过去对北极地区大气垂直结构的研究，大多是在陆地，而我国这次北极之行是要在浮冰上展开，其难度可想而知。

　　他们承担的另一个课题是研究北极地区上空的臭氧变化情况。当我问及臭氧的垂直结构对我国有何影响时，高先生说，目前，直接影响还不好说，但应积累资料。

　　也许，为了这种积累，最近，高先生与另两位学者研究后首次提出：由于北大西洋暖流热量输送，使得在北极地区上空臭氧减少，成为臭氧低值区。这种减少不是随时间变化减少，不是今年与去年比，而是相对于其他地区而言，北极地区减少。高先生进一步解释说，为什么这个地方是低值？因为，这里总有一个北大西洋暖流。这就像加热后空气就会上升，上升后其他空气就会来补充，这种补充称为“辐和”。这样，不断上升，不断“辐和”，上升的空气走到一定高度，不能总是堆积，怎么办？最后要进行“辐散”，要往旁边走。我们知道，在低空臭氧含量少，在高空很多。这就带来一个后果，即把低空臭氧含量少的空气引来了，而把暖流地区上空的臭氧含量高的空气放跑了。如此反复，这一地区的臭氧含量必然少了。所以，要研究垂直分布。假如相反，是低层多，那么，臭氧含量就是增加而不是减少。

　　臭氧对人类的影响，现在已是家喻户晓，众人皆知。据了解，研究臭氧有三种方法：一是从地表面，用多普森仪器观测这一个点到高空整层臭氧总量的时间变化；二是放探空仪，测其同一地点、同一时间臭氧垂直分布的变化。因为，不同高度臭氧分布也不同，平流层最多，所以要把每个点加起来，整层的总量就有了，这是一种垂直分布方法，这种方法只能观测我们所在位置上空的臭氧资料；三是用卫星测量全球的臭氧，但卫星得出的数据需要地面资料来反复校正。

　　北极——探索洋流的奥秘

　　由于距离近，北极对我国除气候外，对海洋影响也较大，因此。有部分科学家还将研究海洋环流变化。高登义先生解释说，所谓北极海洋环流的变化，就是指在北极有个非常有趣的现象：北纬 66.33 度以北，即北极圈内，仍有生命、绿草、鲜花和鸟，一直到北纬七八一度还有，什么原因？就是著名的北大西洋暖流的影响。它把低纬度的、温度比较高的海水源源不断地从南向北一直输送到北纬七八一度的地方，由此就改变了这些地方的气候，有暖流经过的地方温和湿润，分布着森林草地；没有暖流的地方则冰雪覆盖，有的相距仅几个经度约几十千米。越到北纬七八十度，年降水量越多，几百至一千毫米，这是北极与南极最大的区别，而海洋环流对气候的影响不仅显著且时间更长。

　　减少 10% —— 20% 的流量，其效果就不同了；假如从南边流的，热量就多，而从北边流的，热量就少，这对浮冰的融化及融化程度也就有影响。了解这些现象后，可以找它的成因，预测它的变化。例如，可以预测北极地区某条海洋环流怎样变化后会带来我国的旱或涝？如果能准确地预测，像去年那场洪灾，我们能减少多少损失！然而，目前我们还不具备如此水平，但要向这个方向努力。科学的发展是一个循序渐进的过程，很多发明或发现要经过几代人的努力，而一次航行不可能解决很多问题，极地的资源还等待人类去发掘、去查清，随着科学的发展，极地将是 21 世纪的热点。