探寻记录全球气候与环境变化的『史书』——记地理与海洋学院侯书贵教授南极科考之行

发布者:系统管理员发布时间:2010-10-11浏览次数:163

 
 
探寻记录全球气候与环境变化的『史书』
——记地理与海洋学院侯书贵教授南极科考之行
齐 琦 季晓敏/文
 
 
 
侯书贵,南京大学地理与海洋学院的冰川学家,是我国冰冻圈与全球变化研究的青年学科带头人,两次奔赴南极,探取南极最高点冰穹A的千年冰芯。2004年入选中国科学院“百人计划(引进国外杰出人才)”,2008年获国家杰出青年科学基金。2009年,获江苏省“十大青年科技之星”。
近日,搭载我国第26次南极科学考察队的“雪龙”号破冰船返程回国。本次南极考察历时半年之久,考察队共有251名考察队员,执行59项科学考察任务,是自1984年我国首次南极考察以来人员最多的一次,也是我国南极考察史上任务最重的一次。我校地理与海洋学院的侯书贵教授和他的队友们经过近两个月的不懈努力,圆满完成了本次南极内陆冰盖科考任务。从长城站、中山站、昆仑站到南极内陆冰盖的最高点冰穹A,随着侯书贵教授的足迹,满载着对母校使命感和荣誉感的南京大学校旗飘扬在南极上空。
记录全球气候与环境变迁的“史书”冰芯
 
侯书贵教授此次科考主要执行内陆冰盖考察任务,即完成中山站至冰穹A沿途观测和表层雪样采集以及冰穹A浅冰芯钻取工作。
作为地球上最大的“冷库”,南极大陆是研究全球气候变化的关键区。冰穹A地区,是南极内陆冰盖上海拔最高的区域,由于本区冰体流变作用最小、雪冰记录信息量大、底部冰层的年代很可能超过百万年等因素,被国际公认为南极冰盖最理想的深冰芯钻取地点。在冰穹A区域开展长期科学观测,对研究全球气候变化具有重要意义。
据侯教授介绍,此次在昆仑站附近钻取了一支132米长的冰芯,根据已有研究结果推测,本支冰芯可以追溯过去五六千年以来的地球环境及气候变化。科学研究表明,所有在大气中循环的物质都有可能随大气环流而抵达冰川上空,并沉降在冰雪表面,一年年沉积,最终形成冰芯记录,可谓蕴藏着珍贵的古气候和古环境信息的“无字史书”。侯教授表示,不同长度的冰芯,可以反映不同历史年代的气候变迁,从中可以得到相应历史年代的气温和降水资料,以及二氧化碳等大气化学成分含量等信息。侯教授举例说,温室气体含量近200年突然升高这一事实就是从冰芯中首先分析得出的。冰芯中的气泡是唯一直接封存当时状况下大气成分的介质,通过测定发现,冰芯气泡中温室气体含量从工业革命后呈现急剧升高态势,由此可推断出人类活动对环境的影响等。
侯教授表示,对于此次科考采集的中山站—昆仑站断面表层雪样品,将主要用于三类研究工作,即痕量元素、铍-10以及微生物分析。铍-10是一种宇宙核素,通过研究冰芯铍-10的含量可探知宇宙事件、地磁场变化和冰芯钻取点的降水量变化等。据侯教授介绍,国外开展这方面的研究较多,但国内尚未涉足雪冰铍-10方面的工作。人们比较关注在南极内陆的极端环境下是否存在雪冰微生物?侯教授表示,在南极雪冰中存在的主要是菌类微生物,且处于休眠状态,但仍具有生物活性,经过培养可以成活。通过研究极端寒冷环境下冰芯中细菌的种类和群落结构的多样性,可作为一种独立指标重建不同地质条件下地球生物的演化规律和环境变化,同时对其生存机理和特殊功能基因等的研究,还具有一定的应用和开发潜力,比如,对人类如何在极端严寒环境下的生存和抗冻的启发。
 
在“不可接近之极”获取冰芯
 
冰穹A地区,海拔4093米,是南极内陆冰盖的最高点,被称为“不可接近之极”。据侯教授介绍,南极考察队员在南极冰盖上钻取冰芯样品是非常不容易的。
首先,钻取冰芯地点处于气候极度严酷的条件下。从南极中山站到冰穹A地区的沿途可能会遭遇暴风、地吹雪、白化天气,并且需要穿越被称为“地狱之门”的冰裂隙密集区等危险地带,还要克服雪地车和雪橇故障等,一路可谓困难重重。面对这些困难和挑战,内陆考察队员们毫无畏惧,他们只有一个目标———冰穹A。
内陆昆仑站考察队于2009年12月18号离开中山站,2010年1月5号夜抵达昆仑站。在昆仑站停留的三周时间里,考察队建成了深冰芯钻探场地,为今后在冰穹A开展深冰芯钻探做好前期准备,同时钻取了一支长132米的冰芯。侯教授表示,钻取冰芯的长度,取决于场地设施,冰芯钻机的功率、电缆长度、野外工作条件和时间以及既定科研目标的需要等。
南极内陆非常寒冷,在冰穹A架设的自动气象站记录的最低温度达到零下80多摄氏度。侯教授解释,因为南极内陆到了1月底气温会急剧下降,本次考察队在昆仑站停留的后期就曾测量到零下43摄氏度的低温,而气温低于零下45度后,使用任何机械设备都存在极大的风险,因此考察队夜以继日工作,提前完成了各项预定任务,在气温低于危险状况前及时撤离了昆仑站。
今后,中国依托建在南极冰盖最高点的昆仑考察站,计划钻取一或多支透底冰芯。侯教授表示,在冰穹A地区探取深冰芯有着非同寻常的意义,目前在南极寻找年代久远的深冰芯是世界各国竞相追逐的目标。现有资料表明,在冰穹A底部,很可能存在着目前南极最古老的冰层,一旦获取,可有望破解地球数百万年来的气候变化的奥秘。据了解,深冰芯的钻取需要建立设施齐全的考察站,花费大量的人力物力,费时几年甚至十几年才能完成。可毫不夸张被称为对人力、物力和意志力的一项考验工程。
 
南大旗帜第一次在南极内陆飘起
 
在被问及南极生活是否艰苦时,侯书贵教授笑称自己反应迟钝。对于南极内陆的严寒,他解释道,南极内陆虽然被冰雪覆盖,但却是世界上最干燥的地区,比如冰穹A附近年降水量大概只有2~3cm,比一般沙漠里的降水量还要低。在这种既干燥又低温的的环境下,他自己倒也不觉得有多冷。侯书贵教授介绍,本次考察队在向冰穹A行进的路途中,大部分时间为晴好天气,能见度较好,风力也不太大。途中遭遇了一次白化天,从上到下白茫茫一片,东南西北辨不清,侯教授表示,在这种情况下,唯有耐心等待天气转好。严寒、恶劣天气,缺水,高强度工作……这些危险和艰难,侯教授却描述的很平淡,“海拔越高,我就越适应”。这也许和侯教授多年在青藏高原等野外科学考察经历有关。十几年来,侯教授足迹踏遍了两极地区和中国西部高山地区。2004年,侯教授曾参加中国第21次南极考察队,执行中山站-冰穹A断面冰川学考察和冰穹A冰芯钻取任务,实现了人类首次从陆地登顶冰穹A的壮举。“或许是第二次来南极内陆,对所谓的危险和困难也习惯了吧。”侯教授调侃道。
谈到在南极生活的衣食住行,侯教授称在南极的生活是“保障所需的共产主义”,所有的吃穿用都是统一安排、统一配给的。“不用自己操心衣食住行,只要吃饱,有劲干活就行。”侯教授说,内陆队员们对生活的要求都不高,几天洗一把脸是常事,一天睡4、5个小时不少见,吃不同的罐装食品到了嘴里都是一个味道。在科考队员眼中,和获取南极宝贵的研究资源相比,再大的困难也不成困难了。
侯书贵教授说道,临去南极前,他特地从学校带了一面校旗。在南极,每到一处考察点,他都会将随身带着的校旗插上。同行的考察队员中,有几位同是南大校友,看到母校的旗帜飘扬在南极上空,大家都激动万分。“南京大学旗帜第一次飘扬在南极内陆冰盖最高点,对我们而言这既是荣誉,也是使命感。”
据侯书贵教授介绍,下一阶段将要对从南极采集来的样本进行分析测试,争取早日得出相关研究结果。
(原载2010年4月10日《南京大学报》)

 

 

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