南极考察回顾及今后极地研究展望，本文主要内容关键词为：南极论文,极地论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
摘要 中国在南极建立了长城站和中山站，建成了中国极地研究所、国家极地档案馆和中国极地数据信息管理系统，拥有2万吨级的运输和科考两用的破冰船，已派出12支南极考察队，先后有5条远洋考察船11次赴南极，航行了25万海里，运送了2000多人次科学工作者和工程技术人员赴南极考察，完成了中国首次南大洋综合科学考察、“七五”和“八五”南极科考计划，开展了包括气象学、地球物理学、高空大气物理学、电波传输等常年观测以及冰川、地质、地貌、环境、测绘、地矿、生物学、人体医学、海洋学等多学科考察与研究，采集了大量宝贵的资料、标本、数据。我国科学家发表了数十部极地研究专著，填补了该研究领域的国内空白，其成果分别获得国家和部委科技进步奖、自然科学奖，有些研究成果已达到了国际先进水平。我国极地“九五”科考计划，将着重完善基础设施，围绕全球变化、环境监测和保护，争取在我国极地考察研究的一些优势项目中有所突破。
关键词 南极 北极 考察 全球变化研究 中国
分类号 N8166.1
1985年2月20日，在南极的乔治王岛建立了中国第一个南极考察基地——长城站，揭开了中国正式组队进行南极考察的第一页。1989年2月26日，又在极圈内的东南极大陆拉斯曼丘陵建立了第二个南极考察基地——中山站，为我国向南极大陆腹地的考察提供了重要基地。我国还先后加入了南极条约协商国，国际南极研究科学委员会及其下属的专家工作组。实施了首次南大洋考察及国家南极考察“七五”和“八五”科学考察计划。
1 南极考察回顾
1.1 建立极地考察体系
1984年11月，由23个部委局的60个单位591名考察队员所组成的中国首次南级考察队，从上海港登上“向阳红10”号船和“J121”船，开始了中华民族史上远征南极洲的处女航。通过12年艰苦卓绝的努力，我国在极地考察方面基本建立了一套包括硬件和软件的体系。在硬件方面包括组织机构、考察基地和研究单位。国家海洋局南极考察办公室是承担我国极地考察工作的职能部门。中国极地考察工作咨询委员会为我国主管极地考察工作部门提供极地考察咨询。1989年在上海建成的“中国极地研究所”是中国极地科学研究中心，现已建成极地超低温（0°～60°）实验室、极区冰雪样品处理和分析实验室、低温生态、极区电离层动力学和极光研究实验室，已形成了具有高、中、初结构合理的研究队伍。另外，全国20多个单位参加南极科学研究，先后设立了十几个南极研究专业中心或研究室。中国南极长城站和中山站，为适应科学考察、环境保护和国际合作，从1990年以来，进行了较大的扩建、维修和维护工作，中山站是我国南极考察向内陆发展的重要基地，也是国际合作的重要实验基地，为实施内陆断面考察计划，购置了德国KASSBOHRER公司生产的PB240D型大型雪地车三辆，15吨雪撬2架，8吨雪橇1架。1992年中国第八次南极考察期间，建立了地球固体潮观察实验室，扩建了地磁三分量观察室，建立了中山站重力值基点，建成了污水监测实验室。1993年中国第九次南极考察队在中山站新建了气象激光雷达观测室和臭氧观测室两栋新建筑，总面积近70m[2]，1996年还将建成中日合作高空大气物理观测局和极光观测天线阵。中国极地考察训练基地位于黑龙江省尚志市亚布力滑雪场，我国的南极考察越冬队员都在这里训练。“雪龙”号船是我国第三代南极考察、运输两用船，船长167m，宽22.6m，满载吃水9m，最大航速18节，冰区通过能力为1.2m当年冰、20cm雪、航速0.5节，为A—2级破冰船。该船具备先进的导航、定位、自动驾驶系统和能够容纳两架大型直升飞机平台、机库及配套系统，“雪龙”号船经过二期改装，增加了新的考察队员生活区，新增床位51个，改装配备了大洋考察实验室200m[2]，引进、安装CTD和ADCP等国际先进的大洋调查仪器设备，使“雪龙”号船具备了南极考察活动平台的能力，该船已执行了第十一次和十二次南极考察任务。
软件系统包括一套严格的极地考察工作管理制度、考察队员选拔培训办法；重点科研经费纳入国家五年计划和国家自然科学基金申请渠道；有一支能在酷寒的极地环境中特别能战斗的中青年科技队伍；培育了以爱国主义、集体主义和革命英雄主义为特征的南极精神。
1.2 南极科考成果
自建站以来，中国以长城、中山两考察站为基地开展了多学科考察，两站的常年观测项目有气象、电离层、高空大气物理、地磁和地震等。两站的气象站均被世界气象组织纳入世界气象观测网。
对南大洋共进行了7次以生物资源为重点的海洋环境综合调查，突出了鳞虾资源考察研究，并进行了试捕。第三次南极考察队“极地”号船进行环球航行科学考察，获得了比较完整的太平洋、大西洋和印度洋的水文、化学、物理和重力等资料，这在中国航海史和海洋科学史上都是第一次。
“八五”国家科技攻关“中国南极考察科学研究”课题，进行了7个专题的南极考察研究。出色地完成了“中国南极考察科学研究”这一复杂的、高度综合的研究任务，使我国南极考察事业顺利地实现了由建站为主向科考为主的转变，跨进了国际南极研究的先进行列，为国际南极研究作出了我国的贡献，提高了我国在国际南极事务中的国际地位，取得了多方面的科学进展和重要成果。
（1）通过3个航次的南大洋调查，获得了以普里兹湾水域为重点的大鳞虾分布和生物量资料，结合以往的数据积累和较有效的国际合作，创造性地提出了新的大鳞虾生长指标和鉴别自然种群负生长的有效方法，量化了种群结构，阐明了大鳞虾生殖生物学等一些关键问题，深化了大鳞虾富氟机制研究；研究了大鳞虾分布区的海洋学环境：提出了鳞虾资源的开发模式。
（2）通过五年的以菲尔德斯半岛为重点区域的陆地、淡水、潮间带和浅海生态系统的深入、完整、系统的考察研究，阐明了生态系统的结构及主要功能，定量地确定了研究区域各亚生态系统的关键成分、主要特征；发现了2个新种、14种新记录；深入研究了营养阶层完整的雪地生态系统变化趋势：掌握了初级生产过程、海冰生态学过程和石油等典型污染物现状及生态效应；建立了生态系统相互作用模型和信息管理系统。
（3）在地质学领域，完成了长城站、中山站的基础地质调查和填图，编制了《1：500万南极洲地质图》；提出并证实泛非构造事件是东南极克拉通最终形成的关键运动；完成了中山站及邻区卫星影像地图和霍巴特－中山站国际重力联测，探讨了壳幔结构特征；分析研究了威德尔生物地理区和晚白垩纪至第三纪的气候和古地理；完成了拉斯曼丘陵区36个点的重力观测，初步查明布兰斯莫尔德海峡的地壳结构；深化了横贯南极山脉罗斯期构造岩浆作用和南极陨石的研究。上述工作同时也为调查南极矿产资源提供了科学依据。
（4）在晚更新世晚期以来的环境演变和现代环境背景研究方面，绘制了菲尔德斯半岛地貌与第四纪地质图、土壤图，探讨了南极无冰区地貌发育与晚更新世环境变迁规律。通过冰、湖泊和海洋岩的研究，建立了晚更新世晚期以来的沉积序列，发现了多层火山灰，探讨了它们对气候变化的影响，查明了冰消期以来的环境事件，并重建了环境演化历史，提出了南极地区环境变化比北半球滞后1000年和目前气候总趋势向变暖方向发展的新认识，同时评价了人类活动对南极环境的影响。
（5）在南极气候研究中，对南极温度、海冰、冰盖、海洋环流、大气臭氧和近地面物理等特征的变化及其对东亚及中国天气与气候的影响提出了新的认识；建立了适用于南极研究的转盘流体力学模拟试验、大气环流数值模式以及南极臭氧洞数值模式，对南极大气环流的形成、南极海冰对中国天气的影响以及臭氧洞形成机制等提出了新的见解；深化了对大洋环流和海—冰—气相互作用的认识；在长城站和中山站建立了高分辨率气象卫星数字资料接收处理系统和近地面辐射平衡观测系统；在中山站进行了BREWER臭氧观测以及超声风速、系留气艇等近地面物理观测；深入开展了边界层特征研究；建立并完善了南极海冰监测及天气预报业务服务系统。
（6）在国际上首先提出开展极地日地系统整体行为研究，以中山站为主建立了国际先进的日地物理综合观测系统；建立了以基地观测为主的我国南极日地物理数据库；中山站太阳射电观测显示了该地低噪声和极昼期优越性；建立了中山站电离层、磁层和极光的国际先进的观测系统，在国内建立了五套相应的国际先进水平的数据资料分析处理系统；对磁层极隙区重联条件与南北差异有了新认识，系统地观测分析了极区能量传输与地磁现象；发现了多谐哨声、非线性波—波作用等现象；对极区电离层进行了长期系统观测，发现了长城站的威德尔海异常；系统地分析了极区电离层特征，建立了低电离层变化与太阳宇宙线和X线的定量关系；观测分析了中山站上空臭氧垂直分布与臭氧洞现象，系统地观测了平流层火山云和极区平流层云等的特征；对太阳辐射与大气电场作了长期观测与分析研究。
（7）在人体医学方面，系统地研究了南极环境对人体健康及工作能力的影响。发现考察队员有心、脑及免疫功能减弱现象，心理和内分泌、体液变化，但离开南极后均可逐步复原。针对考察队员生理、心理、病理生理变化，和营养、劳动卫生状态，制定了营养与热能需要量标准、心理学预选方案、医学卫生综合保障等措施。
1.3 国际合作
南极大陆的特殊地理位置和严酷自然环境，使得任何一个国家都无法独自完成全面考察和深入研究的任务。因此，就有了《南极条约》、南极条约协商会议（ATCM）和南极研究科学委员会（SCAR）。国际合作是现代南极考察最显著的特点之一。
自1980年以来，中国遵循《南极条约》中关于“为了全人类的利益和平利用南极”的宗旨，参与了国际合作科学考察活动。例如，参加、举办有关的国际学术会议以及参加国际横穿南极探险。
中国与从事南极考察的大多数国家建立了友好联系，其中与日本、澳大利亚、阿根廷、智利和新西兰等国更为密切。由开始交流南极自然地理、政治法律、历史与现状、航海、组队、建站、后勤保障、科学考察等一般情况发展到交流诸如冰区航行、房屋结构、供应标准、人员培训的内容与方法。近年来，开始了双边和多边合作共同实施南极科学研究计划。
1994年8月正式签订了为期五年的“中国极地研究所和日本国立极地研究所在中国南极中山站科学研究的合作协议”。并于1994～1995年开始进行了中山站高空大气物理学的实质性合作研究，中日双方共同投资120万美元在中山站部署一系列先进的高空物理观测设备，使中山站成为国际上装备最先进的南极日地物理观测站之一。此外，极地所还与澳大利亚南极局、德国韦格纳极地和海洋研究所、新西兰国际南极信息研究中心、美国新罕布什尔大学等国外重要极地研究机构在极地冰川学、极地高空大气物理学、极地海冰区生态学、极地数据和信息管理等领域开展广泛的合作研究、学术交流和人员互访。
2 极地考察展望
2.1 极区的环境监测与全球变化
1991年在马德里签署的《环境保护的南极条约议定书》，把南极的环境监测和环境保护问题推向了南极考察的前沿。此后又制定了一系列的附件，包括环境影响评价、保护动植物、废物处理及废物管理、预防海洋污染，以及正在讨论制定的环境污染责任附件。因此，各国都十分重视南极环境保护，进行南极环境监测和对污染事故的紧急处理方法研究，加强对考察队员的南极环境教育和培训，加强国家南极考察工作立法。
在1994年9月召开的第23届国际科学联合会理事会南极研究科学委员会（SCAR）大会上，已决定把“南极地区在全球变化中的作用”（GLOCHANT）计划定为今后数年内国际南极合作研究的优先领域，成为所有车家南极科学计划的指导原则，各国的南极研究计划都做出了相应调整，以与GLOCHANT计划紧密接轨，成为该计划的国家计划。GLOCHANT提出了在南极地区全球变化研究的六个关键过程（即核心科学问题）是：
·南极海冰区在全球地圈和生物圈系统中的作用。
·南极冰盖、海洋和陆地沉积物的全球古环境记录。
·南极冰盖物质平衡和海平面变化。
·南极平流层臭氧、对流层化学和紫外辐射对生物圈的作用。
·南极大气和海洋在全球生物地球化学循环和交换中的作用。
·在南极地区监测和探测全球变化。
为该计划的成功实施，SCAR已设立了“全球变化与南极地区专家组”，并在塔斯马尼亚大学设立了该计划的研究协调中心，设专职协调员一名，具体负责该计划的推进和协调工作。此外，GLOCHANT计划的数据中心也在筹建中。
1995年12月“国际北极研究规划大会“向国际北极科学委员会（IASC）1996年年会提出了五个研究领域的优先研究计划建议：
（1）全球变化对北极地区及其居民的影响。①北极地区紫外辐射增强的影响研究（UV）；②巴伦支海影响研究（BASIS）；③白令海影响研究（BESIS）。
（2）与全球系统有关的北极过程。①北极地区冰川和冰盖的物质平衡研究（MAGICS）；②北极地区陆地生态系统对气候变化的反馈作用研究（FATE）。
（3）北极地区的自然过程。①北极海洋／海岸／河流系统研究（LOIRA）；②北极地区陆地生态系统扰动和复原研究。
（4）北极地区可持续发展研究。①北极地区人口和生态系统动态研究；②北极地区和生物资源的可持续利用研究；③工业化对北极地区的环境和社会的影响研究。
（5）建议增加“环北极地区快速文化变化研究”作为优先研究领域。
2.2 改善基础设施，增强后勤保障
极地考察能力是综合国力的一种展现，尤其是科学技术实力。要在极端的极区环境中顺利进行考察，就必须要有强有力的后勤保障系统。这个系统包括航海、通讯、气象、医疗、材料、能源、运输以及环保技术。
根据今后极地考察突出以环境监测和科学研究为主的方向，我国要继续加强对一船两站的改造和建设。尤其是对船上的现场采样仪器和实验室的设备，增强走航时采样和样品处理能力。重点改造长城站的科考实验室，使其能成为监测全球变化对南极生态系统影响的天然实验室。中山站就作为向内陆考察和海—气—冰相互作用的中继点，也是国际合作的开放实验室，将进一步加强和改善对高空大气物理、极光、臭氧的观测，提高向极点方向纵深2000km到达Dome A的考察能力，以及强化对环境的监测能力。改善两站的通讯、气象预报、环境设施、交通运输和数据传输能力。
2.3 中国南极“九五”科学考察计划
地球系统中南极地区所独具的全球最大的冰盖和冰架、平流层臭氧洞、冰中漫长的古环境记录以及联系世界大洋的南极底层水和全球最大的南极绕极流，使得南极地区成为了解全球变化核心目标的最理想的区域。“九五”科学考察项目选取的指导方针为：发挥基础，国际接轨，突出重点，有所突破。
总科学目标为：定量描述东南极东部区域海洋／海冰—大气—冰雪／陆地系统主要环境因子的相互作用基本过程，揭示其在全球变化中的功能，为建立南极系统对全球变化影响的评估模型做出贡献。研究内容为：①南大洋普里兹湾海域海／海冰—大气相互作用的物理和生源要素（C、N、S、P）的地球化学过程；②南极现代大气、高空大气和生态环境对全球变化的响应；③南极伊利沙白公主地区高分辨率古环境记录及地壳变化对环境背景的影响。
2.4 北极考察计划
北极作为气候变化的驱动器之一对人类社会的重要性与日俱增，其资源和环境变化对人类未来生存环境的调整具有深远的影响，是全球变化研究的理想地区。我国是一个自然环境复杂的北半球国家，北极地区的环境变化对我国有直接作用。
全球变化是北极科研的核心，因此，北极科考规划应以此为基础并考虑北极地区的环境变化对我国的影响。具体计划将与国际北极科学委员会计划接轨，多边联合，利用我国“雪龙”号考察船，争取在1997年或1998年实施一次大型北极科学考察行动，进行“北冰洋的海—气—冰相互作用综合研究”。
继续鼓励和促进大学、研究所和科学家之间的合作。继续利用国家间的科技合作计划开展双边或多边合作，重点突出与IASC优先科学问题内容相一致的或有极地特色的合作研究。
2.5 开拓民间渠道，发展极地科学考察事业
我国的极地考察事业是一项振奋民族精神、促进科技发展、展示综合国力，功在当代、利于子孙的光彩工程。中华民族应为人类和平利用南极做出自己应有的贡献。因此，为充分调动世界华人的积极性，弘扬南极精神，促进中国极地考察事业的发展，广大热心于极地考察事业的海内外同志及友人，积极倡议成立“中国极地考察协会”，已获国家科委批准，该协会的宗旨是：联络国内外关心和支持极地考察事业的人士和团体，支援和赞助中国南极考察事业，推进中国极地考察事业发展和科技进步，保护极地环境，为造福人类做贡献。
2.6 国际合作
国际上正在对全球变化研究付出巨大的努力，一批大尺度的全球研究讨划，例如，IGBP（国际地圈生物圈计划）、WCRP（世界气候研究计划）等计划都把“南极地区”定为其核心研究区域之一。前者从生物地球化学的角度去研究全球变化、进行地球系统模拟并对与过去全球变化相关问题进行解释和复原，后者着重从物理学的角度去研究海、冰、气乃至高空大气的全球变化过程，特别是气候系统。这是两项紧密联系的互补计划，只有它们互相渗透性的联合分析成果才有助于说明全球变化的重大科学问题。SCAR作为启动、推进和协调国际南极研究活动的科学团体，对IGBP和WCRP计划以及上述南极地区的单学科或综合学科研究计划中与全球变化有关的科学问题进行综合、筛选，提炼出在南极地区得天独厚的监测和探测全球变化的几个关键过程，经多次国际多学科专家的论证，于1993年10月正式推出了这一南极地区国际合作研究计划。
根据以上全球变化研究计划，一系列的国际极地区域性研究计划已经开始实施，例如SO－JGOFS（南大洋全球海洋通量联合研究）等多个单学科或综合学科研究计划正在为全球变化做出贡献。
中国与日本合作将在南极中山站和北极斯瓦尔巴德群岛进行高空大气物理研究；中国、日本、澳大利亚、美国合作进行南极复合带—中山站—Doome A断面全球变化考察；中国、澳大利亚、俄罗斯联合进行拉斯曼丘陵地区的环境监测和环境影响评估研究；中国和德国合作进行极地生态考察研究；中国与日本、挪威合作进行北极地区冰川、海洋科学和大气物理研究。
2.7 极地数据信息管理系统
1993年4月在SCAR和COMNAP两执委会联席会议上就建立国际南极数据管理体系和开发利用南极数据资源问题做出了决议，并在国际南极局局长会议上一致通过。决议要求各成员国立即设立“国家南极数据中心”，并提出了具体的工作步骤、内容和行动要求。为了增加我国在南极活动中的营运能力，及时为科研人员提供服务，全面加快科研进程，提高科研水平，避免重复努力和人员财力的浪费，跟上两执委会下设的“南极数据管理特别规划组”的工作步伐，尽快与国际南极数据系统接轨，加入国际南极数据网，中国南极信息系统于1994年在上海创建。其近期目标为：形成符合国际南极数据交换用的统一格式（DIF）的我国国家级机读记录ADIF并且收入国际南极数据主目录（AMD，设在新西兰）中，在此基础上统一享用AMD中由各国提供的数据资源，代表国家承担在国际数据管理体系中应尽的义务。
中国南极信息系统将兼容国际北极数据目录，定期通报机读数据的检索目录，及时汇编数据报告，为极地“九五”科学考察计划和国家自然科学基金极地科学研究项目直接提供良好的数据信息服务。
REVIEW OF CHINESE ANTARCTIC RESEARCH EXPEDITIONS
CHEN Liqi
（Chinese Arctic and Antarctic Administration，Beijing 100860）
Abstract
Both of the Great Wall Station and Zhongshan Station were builtas bases for Chinese Antarctic expedition in King George Island andLarsemann Hill respectively.An icebreaker“Xuelong” has replaced the old ships to take over its mission every year for transportationand research.The eleven voyages from five ships took 250000nautical mile and carried over 2000 expeditioners to the Antarctica for summer and winter program.Science and scientific support work undertaken by the Chinese Arctic and Antarctic Administration（Caa） cover a wide range of disciplines and activities including routine observations such as meteorology，geophysics，upper atmospheric physics，electric wave transfer，and glaciology，geology，geography，environment，geodesy，biology，human biology，oceanography，andso on in the projects of the multidiscipline survey in the SouthernOcean，the seventh five-year plan，and the eighth five-year plan.Dozens of monograph on polar sciences have published.The ninth five-year plan for Chinese Antarctic Research Expedition will pay an attention to Antarctic asset maintenance to achieve the optimum performance of two stations，environmental monitoring and improvement，researches linking to Global Changes.
Key words： Antarctic，Arctic，Expedition，Global change study，China.