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被困:为什么300名科学家将自己锁定在北极冰层中

2020-02-12 16:04:10来源:

不断升温的温度正以前所未有的方式改变着北极地区-但在接下来的12个月中,极地地平线将有固定的位置。

在9月20日启动的一次特殊探险中,科学家将把德国最大的研究船Polarstern冻结在北极海冰中,并将于明年被困在北极。这艘船将由来自17个国家的300名科学家组成的轮换船员,并充当一个漂移的极地研究实验室,该实验室将为研究人员提供有关极地气候及其脆弱生态系统如何变化的最接近的信息。

为什么自然界加入“现在覆盖气候”倡议

这项耗资4000万英镑(1.54亿美元)的研究项目称为MOSAiC(北极气候研究多学科漂移观测站),是有史以来前往北极的最大研究任务之一,并且已经进行了多年规划。在德国不来梅港的极地和海洋研究的阿尔弗雷德·韦格纳研究所(AWI)的带领下,该探险队纪念挪威极地探险家弗里德约夫·南森(Fridtjof Nansen)的传奇经历,但命运不佳,他试图在三桅木大篷车中将其困在北极在漂流的海冰中。但是与Nansen和他的同僚们在Fram上的艰苦历时持续了三年不同,MOSAiC团队将依靠装备精良的研究船以及俄罗斯,瑞典和中国破冰船的后勤支持。

在北极星号在公海向极航行的第一回合之后,该船将冻结在北纬约85度的海冰中,大概在十月份。然后,团队将在船周围的厚冰上建立一个营地网络。任何时候都可以访问附近的研究站。那些距离最远(长达50公里)的人将乘坐直升飞机为他们服务,该直升飞机将运送人员和设备。Polarstern将在12个月后最终消失在哪里?海冰漂移的统计计算表明,北极附近或格陵兰岛与斯瓦尔巴特群岛之间的弗拉姆海峡可能存在终点(参见“某些目的地”)。AWI的大气科学家首席科学家Markus Rex说:“无论冰层携带我们到哪里,都将去做科学。”

北极未知

雷克斯说,MOSAiC的一个主要目标是为迅速变暖的北极地区改善极度不确定的气候预测,并研究气候变化对区域海洋化学和生态系统的影响。

北极的升温速度比地球上任何其他地区都要快。正反馈回路,特别是雪和冰的流失,有助于反射阳光,加剧了该地区的气候变化,在过去的一个世纪中,该地区的温度已经升高了2ºC。

气候模型对大气层中温室气体的浓度增加和海冰减少导致北极变暖的看法完全不同。一些模型预测,在高温室气体排放的情况下,相对于1986'005的平均值,到2100年,北极可能变暖约5℃。其他人则认为,北部高纬度地区的气温可能升高10摄氏度以上。该地区已经发生了翻天覆地的变化:自1970年代以来,夏季的海冰面积减少了一半,并且即使在最近几年的冬季,挪威斯瓦尔巴群岛周围的海洋也基本上没有冰。近几十年来,冬季气温比正常高7摄氏度以上。

雷克斯说:“自南森来到这里以来,北极发生了很大变化。”“气候变化的发展势头不减,它将变成一个完全不同的环境。”?/ p>

数据泛滥

世界各地的科学家都在热切期待MOSAiC团队希望收集的大量数据。哥本哈根大学的气候科学家Jens Hesselbjerg Christensen说:“对于整个气候和极地研究界来说,这是一个真正绝好的机会。”

数据中将连续测量四个季节中大气与北极表面之间交换的热量。科罗拉多大学博尔德分校国家冰雪数据中心主任马克·塞雷兹(Mark Serreze)说,这些信息将帮助科学家们理解为什么该地区的变暖速度至少是全球其他地区的两倍。他说,当前的气候模型似乎无法正确地捕捉北极地区的能量通量和海冰变化。他指出,这些模型还不能很好地描述云层和云的变化,这对北极的气候有很大影响。“几乎不了解云,我们只是还没有得到数据”。希望MOSAiC能够提供这一点。

剧烈的海冰融化使北极夏季艰难

塞雷兹说,北极发生的变化对环境的影响远不止该地区。例如,冻土的融化有可能释放出冻结在冻结土壤中的大量碳。

北极与低纬度地区的大气和气候有关。一些科学家怀疑,北极变暖正在改变蜿蜒的高空气流(称为喷射流),从而推动整个北半球的天气。但是北极变暖的加剧也可能是全球大气环流变化的结果,而不是原因。Serreze说,将MOSAiC的数据插入气候模型后,应有助于消除这种情况。

冰探险者

来自科罗拉多大学的许多Serreze同事以及来自中国,俄罗斯和日本等国家的科学家将在Polarstern上。参与者将在船上停留大约10周。科学家,食物和补给品将由四个破冰船之一运送往返船只。

雷克斯说,在极端的北极条件下的生活和工作在身体和情感上都是一种特殊的经历,他计划在船上待10个月。从10月下旬到3月初,这些团队将在漆黑的极夜中。存在风险:参与者必须通过医学检查才能获得Polarstern的卧铺,并且所有人都会接受步枪和北极熊训练。始终有至少六个人在北极熊手表上,以确保研究人员在冰上工作时安全。但是也有时间放松。每周一次,科学家们可以在Zillertal船坞里免费喝一两杯。

大多数科学将由年轻的研究人员完成。英国诺丁威大学东英吉利大学的博士生Elise Droste说:“从来没有想到我会参加如此激动人心的事情。”他研究海冰如何影响极地碳的吸收。“他将是一次伟大的经历”-有点令人费解,却异常美丽。 / p>

大自然573,473-474(2019)