《自然》聚焦极地研究未来走势

南极科学具有全球重要性。南极团体需要一致行动来解决更紧迫的问题。

奥罗拉出现在伊梅尔的德国南极勘测站3号附近。

资料来源:斯特凡·克里斯蒂曼/科尔比斯

南极洲——这个词让人们想起高耸的冰川，点缀着冰山的“凶猛”的海洋，以及其他地方看不见的动物。这块大陆拥有地球陆地面积的1/10，近90%的冰川和大约70%的淡水。这里周围的海洋支持着巴塔哥尼亚齿鱼和磷虾的捕捞，对于调节气候和捕获二氧化碳也非常重要。

南极科学家在《自然》杂志上写道，他们目前正在破译地球的气候，研究冰下的湖泊和山脉，探索深海，发现生命和宇宙的起源。但是冰雪大陆也在经历着无情的变化。冰雪消融、洋流变化和臭氧层恢复等局部变化也带来了全球影响，深刻改变了气候、海平面、生物多样性和社会。

2014年4月，南极研究科学委员会聚集了来自22个国家的75名科学家和决策者，批准了未来20年或更长时间内南极研究的优先项目。这是国际南极研究协会首次通过讨论、辩论和投票得出集体意见。最后，SCAR从数百个科学问题中选出了80个最紧迫的问题。

几天前，德克萨斯A&M大学的副主席兼海洋学名誉教授玛伦·肯尼科特和他的同事总结了一些*科学课题，并概述了研究人员和*为实现相关目标必须采取的步骤。稳定的资本以及接近和保护这个大陆的需要将有更大的国际合作。

6个主题

"所有的问题被分成六个主题。"澳大利亚莫纳什大学生物科学教授、研究合作者史蒂文·L·乔恩说，“为了充分发挥南极科学的潜力，我们需要做以下工作。”

定义南极大气和南大洋的全球影响。肯尼科特指出，南极大气的变化会改变地球的能量收支、温度梯度、空气化学和环流。然而，人们还没有在背后的秘密了解这些过程。大气、海洋和冰川之间的相互作用如何控制气候变化的速度？极地气候变化如何影响热带海洋和季风？正在恢复的臭氧空洞和不断上升的温室气体浓度如何影响当地和全球大气环流和气候？

南极海洋在地球系统中起着重要的作用。它连接着世界的海洋，形成了一个全球洋流系统，将热量和二氧化碳从空气中输送到深海。然而，由于二氧化碳的溶解，海洋变得更加酸性，寒冷的南部海域将首先显示其影响。气候变化将如何改变海洋吸收热量和二氧化碳以及支持海洋生产力的能力？

海冰可以反射和过滤阳光。它可以调节海洋和大气之间的热量、能量和气体交换。然而，海冰的形成和融化决定了表层海水的含盐量，并影响其密度和冰点。科罗拉多大学大气和海洋学系的约翰·卡萨诺提到，人们需要知道什么因素控制南极海冰的季节性、分布和体积。

了解冰川灭绝的方式、地点和原因。南极冰盖包含大约2650万立方米的冰，如果融化，将足以使全球海平面上升60米。经过几千年的稳定，南极海冰正在加速融化。海冰融化的影响是什么？然而，厚冰层下的水体几乎没有被取样，它们对冰流的影响仍然不清楚。

揭示南极历史。从大陆边缘收集的岩石记录显示，南极洲明显不同于温暖的世界。然而，从大陆核心和海洋周围采集的岩石样本很少。Chown提到人们对南极地壳和地幔的结构以及它如何影响这个超级大陆的形成和分离知之甚少。“我们需要更多的冰、岩石和沉积物，来看看我们是否注定要重复过去的气候。”

了解南极生命的进化和延续。长期以来，人们认为南极生态系统是年轻、简单、单一的物种和孤立的。但是在过去的10年里，一幅完全不同的画面呈现在人们面前。一些分类群体，如海洋蠕虫和甲壳类动物，具有高度多样性，与大陆、邻近岛屿和深海物种的关系比预期的更为密切。

观察太空和宇宙。干燥、寒冷和稳定的南极大气为观察宇宙创造了最佳条件。南极冰下湖泊可以模拟木星和土星冷卫星的状况，而从大陆收集的陨石揭示了诸如太阳系形成的信息。

识别并减少人类影响。南极大陆的有效管理需要预测人类活动和影响。必须消除国家和人类的影响。现行的入境管制政策有多有效？人类和病原体如何影响和适应这里的环境？

环境挑战

新西兰坎特伯雷大学的Daniela Liggett指出，要回答这些问题，需要持续稳定的资金。在一年内进入南极洲的各个地区；新兴技术的使用；加强对该地区的保护；加强国际合作，增进各利益集团之间的沟通。南极项目极易受到财务不确定性和中断的影响。

去年，由于*“关闭”，美国南极项目被推迟、取消或缩减。经济衰退、高油价和对搜救任务的关注也影响了南极科学研究项目。缺乏资金使得项目难以持续几十年。

项目的延迟和错过的研究季节将留下空白:一年数据的缺乏将对冰架研究和生物多样性监测产生巨大影响。面对这些不确定性和障碍，一些南极研究人员最终选择了离开这个领域。新一代研究人员的招募和延续也岌岌可危。

在这个大陆上，科学研究的地点非常有限，大部分地区和南大洋都没有开发，每年只有几个月适合科学研究。Liggett说，研究人员需要开发自动交通工具和观察平台，以到达难以到达的地区，如冰架下和深海。小型传感器需要能够年复一年地收集和传输数据。

此外，研究人员指出，南极研究的扩展还取决于卫星传感器和飞机地球物理勘测。然而，先进的生物地球化学和生物传感器对于建立区域模型非常重要。能够处理大量基因组和生物多样性信息的数据库也非常重要。"未来的数据库需要长距离、高速、大容量的通信。"澳大利亚南极气候和生态系统合作研究中心的罗布·马索姆说。

南极洲被认为是维护国家利益的地区。在过去的10年里，比利时、中国、捷克、印度和韩国相继建立了新的检查站。德国、英国和美国等国家也开始更换旧设备。但是来自许多国家的科学仍然不能进入这个神秘的大陆。

联合协作

英国南极调查局的劳埃德·佩克说，用最小的人类足迹换取最大的科学回报将是各方的共同目标。协调国际努力和吸引不同的利益攸关方非常重要。

大自然认为，现在是参加南极考察的国家接受新的合作精神的时候了，正如《南极条约》的创始者们所认为的那样——行动起来。"更广泛的国际合作关系、更和谐的科学和公共基金以及更广泛的知识共享是基本要素."剑桥大学的威廉·萨瑟兰说。作为一个跨学科科学团体，南极研究科学委员会将帮助和鼓励研究合作，并就合作项目提供咨询，同时促进知识共享，并向决策者和公众宣传南极研究概念。

目前，专门管理该区域的《南极条约》体系正受到环境压力和经济利益的考验。海洋保护区的建立、国际旅游监督、环境损害处罚评估和生物勘探的调整都很难处理。迫切需要提出南极环境管理的总体战略。

萨瑟兰和他的同事在文章中提到:“我们希望南极条约和环境保护委员会能够扩大科学证据在决策中的应用——制定和使用最先进的保护措施来判断具体结果。”

此外，向公众传播南极洲的全球价值观也应该是一个优先事项。相关叙述必须更好地解释该地区如何影响人们的日常生活以及如何受到影响。臭氧洞的恢复等成功案例也能激发人们改变行为对南极洲有益的信心。

南极科学具有全球重要性。南极团体需要一致行动来解决更紧迫的问题。(张张)

《中国科学报》(国际版，第三版，2014年8月14日)