極地研究是地球科學研究的前沿領域，當前全球變暖正在深刻改變著極地氣候環境，對當地乃至全球的大氣、洋流、生態乃至北極航道開通等都有著重要的影響。因此，對極地開展持續的科學考察具有重要的科學及現實意義。
今年7月份，中國科學技術大學（以下簡稱中國科大）環境科學與工程系、極地環境與全球變化安徽省重點實驗室特任副研究員樂凡閣作為中國第13次北冰洋科學考察隊隊員，前往北極開展北冰洋大氣化學組分的觀測工作。
日前，樂凡閣講述了他的科考經歷。北極科考歷時多長時間？為何要選擇這個時間段去北極？期間開展了哪些工作？如何在寒冷的天氣下開展科研工作？南北極科考有什么不同？
樂凡閣與隊友們一起制作的標注北極點到合肥距離的路牌。樂凡閣供圖
北極科考歷時多長時間？
樂凡閣介紹，今年北冰洋科考隊于7月12日乘坐雪龍2號科考破冰船從上海浦東新區國客碼頭出發，9月5日到達北極點，9月27日返回上海，歷時78天，總航程1.5萬余海里。
此次北極科考，也是中國科考隊首次整體到達地球的最北端——北極點。
7至9月份正好是北極的夏季，北冰洋海冰開始大量融化，海冰消失或者變薄，為破冰船在冰區的行駛創造了有利條件。此外，北極的夏季氣溫相對較高，又伴隨極晝現象，有利于露天科考工作的開展。
北極科考開展了哪些工作？
過去數十年來，在溫室效應驅動的全球氣候變暖的背景下，北極的增暖幅度達到全球平均水平的2至3倍，成為全球氣候變化最敏感的地區之一。而北極大氣氣溶膠的傳輸、生成、排放對北極氣候的調控有著重要作用。
此外，由于眾多環北冰洋陸地河流的匯集及陸源大氣傳輸，加上低溫環境下凍土、海冰介質等的封存作用，使得北極成為北半球環境污染物（如汞等）輸入的重要匯集區，對北極生態環境的風險及影響值得重視。
針對以上研究背景，此次北極科考中，樂凡閣重點對極地氣溶膠及大氣、海洋污染物開展觀測采樣工作。觀測工作包括對北冰洋大氣自表層至高空1萬米左右垂直斷面開展大氣氣溶膠激光雷達走航連續觀測、痕量氣體及大氣、表層海水汞的在線高分辨觀測等；采樣工作包括大氣氣溶膠顆粒及其前體物——揮發性有機化合物VOCs的現場采樣以及自表層至近底層海洋垂直剖面海水的采集等。
根據對采集數據的初步分析，發現夏季北冰洋粗氣溶膠顆粒的濃度高值主要集中在1千米以下的低層大氣，初步判斷可能與北冰洋海鹽氣溶膠排放有關。高空（3至6千米高度）大氣的氣溶膠傳輸過程也較為頻繁，其來源以及氣候、環境效應值得關注。
此外，基于海洋以及大氣污染物汞的走航同步觀測進一步顯示，夏季北冰洋邊緣冰區很可能是北極大氣汞的重要來源。后續將進一步對北冰洋氣溶膠及污染物的遷移、轉化機制及其氣候、環境效應開展深入探究。
北極極寒環境下如何工作？
樂凡閣介紹，此次北極考察期間，北冰洋的氣溫多在0℃上下，冷的時候氣溫約為零下8、9℃，這實際上比中國很多地方的冬天還要暖和一些。科考船室內還實現了空調全覆蓋，因此在室內穿一件短袖、一件外套就會比較舒服。
當他們去室外采集樣品或者做現場觀測及實驗時，就會穿上科考隊配發的厚重保暖服，俗稱“企鵝服”，能經受零下70℃嚴酷考驗，保暖率超50%，并且外層采用較為結實的、具有一定防水性能的材料，非常適合極地野外科考作業。在風雪天氣時，他們還會“全副武裝”，帶上棉帽、面罩、手套、雪地靴等保暖裝備，保證在極地寒冷環境下依然可以正常工作。
北極熊一家子。孫虎林 攝
在北極有沒有看見北極熊？
樂凡閣表示，實際上，在中高緯度海域時，時常可以看到成群的海豚及海鳥，偶爾還能碰到鯨魚。進入北極圈以后，由于環境比較惡劣，大面積的海冰覆蓋以及寒冷天氣，沿途的生物就少了很多，一般只有零星的海鳥，海豹、鯨魚等基本上沒怎么碰到過。
對于北極標志性的北極熊，整個科考期間只出現過兩次，樂凡閣只見過一次。第一次北極熊出沒，一只成熟期的北極熊離船大概有三四百米遠，看得也不是很清楚。北極熊膽子比較小，可能是之前從未見過雪龍2號這個龐然大物的緣故，北極熊看到后就逐漸逃離，直至消失。
第二次北極熊出沒是北極熊一家子，一只母熊帶兩只小熊出現在船頭位置，離船也比較近，大概只有不到100米，但是由于出現時間很晚，大概在當地時凌晨1點，包括樂凡閣在內的很多隊員都沒看見。
北極和南極有何不同？
2017年11月，當時還是碩士研究生的樂凡閣參加了為期6個月的中國第34次南極科學考察。
樂凡閣說，北極和南極就體驗上來說有兩點很大的不同。第一是南極沿途可以碰到很多生物，經常可以碰到搖頭晃腦的企鵝、憨態可掬的海豹、群體行動的虎鯨等，令人感受到南大洋的勃勃生機；而北極的生物則少很多，一般只有零星的海鳥，北極熊的出現也是極低概率事件。
第二就是南極有南極大陸。南極科考時，沿途靠近大陸可以欣賞遠處南極大陸的風景，在中國南極中山站、難言島新站等站區補給期間，隊員們踏上南極大陸，親身感受這片地球最南端大陸的土地與空氣。而北冰洋科考始終只能與海為伴，期間沒有登上陸地的體驗。
陽光下的北極冰原。樂凡閣 攝
在北極點的體驗是怎樣的？
樂凡閣說，此次北極科考一個具有里程碑意義的事件便是雪龍2號克服多重困難，于2023年9月5日13時55分承載著整個第13次中國極地科考隊到達北極點。
通過本次科考的實地考察，發現北極點區域實際上是典型的浮冰區環境，景色上“平平無奇”，與北冰洋其它區域并沒有明顯的特征差異。但到達北極點意義重大，不僅刷新了中國航海最北紀錄，積累了寶貴的航行和設備故障應對經驗，而且科考隊在北極點區域重點圍繞大氣、水文、生物及海冰情況開展冰站調查和海洋綜合調查作業，填補了在該區域調查數據的空白。
此外，科考隊員們在這里開展了系列紀念活動。樂凡閣與隊友們一起繪制了北極點紀念路標，上面標注了北極點到不同隊員家鄉或工作地點的直線距離，并與路標合影留念，喜悅與幸福感油然而生。
樂凡閣表示，這次北極之旅是一次收獲滿滿的經歷。不僅領略了難得一見的北冰洋獨特風景，到達了地球最北端——北極點，看到了北極的特有物種北極熊，還進一步積累了野外考察的經驗，鍛煉了在艱苦環境下工作、并獨立思考解決問題的能力。在科考旅途認識了很多好朋友，在北極一起工作、下冰，工作之余一起唱歌、打牌，在沒有網絡的世界里談天論地。
中國第13次北冰洋科學考察隊合影。裴佳豪 攝
繼續向極地進發
自1998年，中國科大極地環境研究室（2017年獲批為極地環境與全球變化安徽省重點實驗）孫立廣教授和博士生謝周清首次參加中國第15次南極考察以來，實驗室陸續派出近70人次參加中國南北極科學考察，在極地生態環境以及海洋大氣環境化學方向取得了一系列創新性科研成果，先后在《自然》及子刊等權威刊物發表。
極地是全球變化的敏感區域。現為中國科大教授、實驗室主任的謝周清介紹，12月中下旬，中國科大2位博士生將要執行國家自然基金重點項目“全新世南極企鵝盛衰與棲息地變化及其對大氣海洋變化的響應”的野外考察任務，除了在我國南極長城站附近的企鵝聚居區開展調查，還將與智利科研人員合作，對南極半島多個企鵝聚居區進行調查采樣。
謝周清表示，未來，他們還將進一步推動國產先進裝備在極地環境觀測和探測中的應用，獲取高時空分辨率的大氣、海洋、海冰和生態要素數據，結合地質記錄的歷史重建，深入認識極地多圈層的相互作用過程和機制。
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