记者 朱彧
历经近30年的艰苦发展,我国极地考察事业从无到有、由弱到强。30年来,我国在南北两极开展了多次大规模的科学考察活动,取得了丰硕的科研成果,为国际极地事业的发展做出了自己的贡献。
在9月27日至29日于安徽省合肥市举行的2013中国极地科学学术年会上,国家海洋局极地考察办公室主任曲探宙在接受记者采访时说:“在我国极地科学考察事业步入‘而立之年’之际,我们面临难得的发展机遇和各种各样的困难挑战。面对风云变幻的国际极地领域,我国极地科学考察工作者肩负的使命更加光荣,责任更加重大。”
此次会议上,与会代表就极地海洋、极区生态环境与生物资源、极地天文、极地遥感与大地测量以及后勤保障、工程技术与医学等领域的最新研究成果进行了学术交流。
新成果——
中国南极科考站地区最新系列卫星影像图发布
在此次年会上,北京师范大学正式发布了中国南极科学考察站地区最新的系列卫星影像图,受到参会代表的热烈追捧。该图由国家海洋局极地考察办公室监制,并经过相关专家学者的严格审查。
据北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院副院长程晓介绍,此次发布的是中国南极中山站和昆仑站的卫星影像图,均采用国际最新的高分辨率卫星遥感图像制作,图像分辨率达到0.5米,最大的出图比例尺达到1∶2000。
中山站是我国开展多学科考察和通往内陆冰盖的重要科考基地。近年来,国家加大投入,积极开展南极能力建设,对中山站进行了重点改造,原先以集装箱拼接的站区建筑得到了极大更新,新建了现代化的科研栋、高空物理观测栋等。而拍摄于2006年的中山站地区图已不能真实反映中山站现状。
据了解,此次发布的中山站地区卫星影像图拍摄于2012年10月20日,图中不仅能看到中山站及周边地区的全貌,包括褐色的裸露地表、淡蓝色的海水、白色的冰雪等,还能看到中山站外海的几座大型冰山,最大的冰山比整个站区面积都要大。
10月是南极的夏初,过去这个季节大部分地表都被积雪所覆盖,但记者从这幅图里看到,2012年夏季积雪在10月已快速消融了。程晓说,由于卫星分辨率很高,如果将图放大后仔细来看,甚至可以看到海冰和陆地上纵横交叉的车辙,这表明入夏伊始,中山站留守的勇士们已经忙碌起来了。
2009年初在南极冰盖最高点建立的昆仑站,是我国首个内陆冰盖考察站。经过几年艰苦卓绝的建设,昆仑站现已初具规模。由于昆仑站地处高纬度高海拔地区,一般人极难到达。截至目前,到达过昆仑站的仅有百余人。这里对于人类仍然十分神秘,即使是专业从事极地研究的人,也只是通过地面拍摄的照片对那里有一个模糊的了解。
据程晓介绍,昆仑站位于南纬80度25分、海拔4090多米,卫星拍摄有很多技术难点。由于雪面的高反射率、高纬度地区的低太阳高度角,卫星拍摄的原始数据存在严重的偏色和偏暗现象,与实际情况差别很大。北京师范大学的研究人员利用卫星拍摄时间计算太阳高度角,结合雪的光谱信息对卫星影像进行了还原,并结合现场照片进行雪反射光谱的进一步还原,最终得到了与实地非常接近的昆仑站及周边区域的高清卫星影像图。
在这幅卫星影像图中,记者看见了红色的昆仑站主楼、冰芯钻探场地、天文仪器舱,以及出于安全考虑、距离站区较远的油料存放点。整个区域的大背景是白色的积雪,积雪上印满了纵横交错的车辙,真实记录了中国科考队员在南极冰盖最高点的开创性工作。
程晓告诉记者,北京师范大学曾在2009年成功绘制出当时为世界首张的1∶10万全南极洲地表覆盖图,向国内外提供我国南极科学考察站地区的最新信息。“今后我们还将继续制作中国南极长城站、北极黄河站等地区最新的卫星影像图。”程晓说,中国极地研究中心的专家准备携带这两幅图参加10月在日本召开的南极研究科学委员会会议,向国际同行们展示。
新领域——
我国科学家计划开展南极越冬与载人航天任务相似性研究
中国医学科学院极地医学联合实验室常务副主任徐成丽研究员在此次年会上说:“去南极越冬的科考队员与到太空执行长期空间任务的航天员,所经历的环境和心理挑战有许多相似性。欧美发达国家一直将南极作为空间站类似的研究场所,收集南极队员的生理心理数据资料应用于航天。我国也计划开展南极越冬与航天长期空间任务相似性研究。”
据徐成丽介绍,南极考察与宇航任务具有许多相似性。如失重、辐射、快速光周期改变,到达南极和太空都比较困难、都需要复杂和强大的后勤保障系统来支撑考察研究等。特别是不同寻常的极昼、极夜“光—黑暗周期”环境、潜在的昼夜节律和睡眠障碍、人员处于隔离和封闭的空间、发生心理障碍的风险等与航天十分相似。南极科考队员6个月的越冬经历,非常近似于航天员在模拟登月以及火星任务中所经历的许多环境和心理状态。
“与其投入昂贵的费用、设计烦琐的实验室模拟航天环境,进行航天员在极端环境下的生理和心理研究,不如把实验室搬到南极,让每年在南极越冬的考察队员成为航天员执行长期空间任务的‘高保真研究模型’。”徐成丽说。
徐成丽告诉记者,长期居留在与世隔绝、行动受限的南极环境中,对我国越冬考察队员的免疫、神经内分泌
功能和情绪有明显影响。在南极居留不同时间、身处不同环境的考察站,承担不同任务的越冬考察队员,免疫神经内分泌功能和情绪的变化是不同的。环境比较封闭的中山站越冬队员,比长城站越冬队员的生理心理变化更多,中山站越冬队员更易产生越冬综合征、极地T3综合征。
“我国南极医学研究近十多年来积累的第一手南极现场数据资料十分宝贵,一方面可应用于南极医学保障,另一方面也可应用于我国载人航天和空间站人员的医学保障。”徐成丽说,“为帮助南极越冬队员克服越冬综合征、极地T3综合征,我们计划今后在南极采取光治疗等干预措施。如果效果显著,完全可以应用到我国载人航天医学保障中。”
新思路——
进军地球“第四极”:马里亚纳海沟
“除了南北极以外,我们还可以在地球‘第四极’——世界上最深的海沟——马里亚纳海沟开展科学研究。”美国伍兹霍尔海洋研究所资深研究员林间教授在此次年会上提出的极地科研新思路让人眼前一亮。据林间介绍,全世界深度大于4000米的海域,占海洋总面积的一半左右。在深海海域中,不少地方有海沟存在。海沟是位于海洋中的沟槽,一般两壁较陡,形状狭长,水深大于5000米。在所有海沟中,马里亚纳海沟最为著名,因为它是全球最深的地方,最大深度为10900米。也就是说,如果把世界最高的珠穆朗玛峰放在沟底,峰顶都露不出水面。很多登山家成功地征服了珠穆朗玛峰,但探索深海的奥秘却极其困难。
“大地震、海啸都产生于海沟深处,研究海沟以及边缘海的形成对我国大陆地质科学极其重要。”林间透露,明年1月至3月,以中国科学家为重要力量的国际团队将在中国南海开展第二个大洋科学钻探航次。作为首席科学家之一,他将全程参与其中。此外,在中国科学院的支持下,我国将在未来5年实施“马里亚纳海沟计划”,探索地球海洋岩石圈演化最基础的科学问题,追求新的深海科学与技术突破。
据了解,“马里亚纳海沟计划”有两个亮点:第一,在马里亚纳海沟布放海底地震仪,实施全球最深海沟处的三维地震实验,监听来自全球的大地震,揭示最深海沟下的地球结构,探究此处成为世界最深海沟的原因。第二,通过多学科深海拖体调查,找到蛇纹岩露头和微生物生态区,深入研究海底地质……查看全文:http://epaper.oceanol.com/shtml/zghyb/20131010/65143.shtml