极地变化与人类关系

本期“科普讲坛”主讲人：中国科学院大气物理研究所研究员，挪威卑尔根大学数学与自然科学学院荣誉博士，中国科学探险协会主席，中国科普作家协会常务理事，《中国科学探险》杂志社社长兼主编高登义。

主讲标题：《极地变化与人类关系》

人物小传：

中国科学院大气物理研究所研究员，挪威卑尔根大学数学与自然科学学院荣誉博士，中国科学探险协会主席，中国科普作家协会常务理事，《中国科学探险》杂志社社长兼主编。

他毕生从事高山极地环境气象科学的考察研究工作，撰写了多部专著，并在中外学报上发表论文60多篇，曾获“中国科学院科技成果奖特等奖”、“国家自然科学奖一等奖”，“全国先进工作者”和“全国优秀科技工作者”等荣誉。他重视科普工作，先后在全国做科普报告500多场，并著有《南极圈里知天命》、《亲近地球之巅》、《梦幻北极》、《与山知己》、《极地探险》等10多部科普著作。

专家精彩语录：

A·自1980年以来，极地的概念逐渐发生了变化。先前，世界科学界公认地球有两极，那就是南极和北极。目前，世界科学界公认地球有三极，南极、北极和青藏高原。青藏高原是地球的第三极，即是地球的最高极。

B·总之，华夏子孙与极地的关系源远流长，中国科学家数十年来对于地球三极的科学考察逐渐深入，并一直关心着地球三极变化与人类未来的关系。

一、极地变化与人类关系

自1980年以来，极地的概念逐渐发生了变化。先前，世界科学界公认地球有两极，那就是南极和北极。目前，世界科学界公认地球有三极，南极、北极和青藏高原。青藏高原是地球的第三极，即是地球的最高极。

“青藏高原是地球的第三极”，这一观点在1980年5月于北京召开的“北京青藏高原国际科学讨论会”上由中国科学家提出，并得到相当一部分外国科学家的赞同。之后，1981年7月，由《地理知识》编辑部编辑、上海教育出版社出版的《考察在西藏高原上》的前言中指出：“西藏高原是地球上一个独特的地理单元”，“把它与南极和北极相比，称它为世界的第三极”。1982年，由科学出版社出版的《西藏自然地理》的前言中指出：“青藏高原是地球上海拔最高、面积巨大的高原，在自然地理学上，它是一个独特的中低纬的高寒环境，号称地球第三极。”之后，世界科学家逐渐认可地球有三极，即南极、北极和青藏高原。

（一）北极与华夏子孙的渊源

1．康有为确实是中国第一个到达北极的人

下面是摘自中国第一历史档案馆文登•扶余和鞠德源两位教授的未出版之书《中国人与北极的历史渊源》中的一些话：“东方朔是中国亦是世界上最早到达北极探险的第一人”；“谢青高是中国参与英国库克船长探索阿拉斯加、白令海峡和北极边缘的第二人”；“康有为是中国到达世界探访北极的第三人”。

从笔者考证的情况来看，目前还没有比较充分的证据证明东方朔和谢青商是否到过北极，但可以比较有把握地说康有为确实是中国第一个到达北极的人。

1908年5月，康有为到达北极斯瓦尔巴(Svalbard)群岛中的那岌岛(Edge Island，北纬84°附近)。之后，他的一首诗中写道“携同壁游那威北冰洋那岌岛夜半观日将下来而忽”，其诗注中说：“时五月二十四日，夜半十一时，泊舟登山，十二时至顶，如日正午。顶有亭，饮三边酒，视日稍低日幕，旋即上升，实不夜也，光景奇绝。”诗注中描述北极极昼现象用了“视日稍低日幕，旋即上升，实不夜也，光景奇绝”。根据笔者10次在极昼期间赴北极考察的实际来看，康有为的描述符合北极极昼的实际情况。因此，目前可以认为，康有为是中国到达北极的第一人。

2．新中国在北极建站前对北极科学考察的大事记

第一个进入北极地区的科学家高时浏：1951年夏天在地球北磁极点工作。

第一个到达北极点的记者李楠：1958年11月从莫斯科乘飞机在北极点着陆。

第一个在北极浮冰上展开五星红旗的科学家高登义：1991年8月5日下午当地时间2点左右，在北纬80°的浮冰上展开五星红旗，并连续7天进行大气科学观测。

第一个在北极点展开五星红旗的李乐诗：1993年春天在北极点展开五星红旗。

第一支到北极点考察的非政府科学考察队：1995年4～5月，中国科学技术协会和中国科学院组织了中国北极考察队，从北纬88。滑雪到达北极点科学探险。

第一支政府组织的海上北极科学考察队：1999年7～9月，国家海洋局极地考察办公室组织中国科学考察队，赴北极海域进行综合科学考察。

第一个非政府的“中国伊力特·沐林北极科学探险考察站”：2001～2003年，经中国科学技术协会批准，中国科学探险协会组织科学家在北极斯瓦尔巴群岛的朗伊尔宾(Loongyearbyen)建站并进行科学考察。

第一个政府的中国北极黄河科学考察站：2004年7月，在斯瓦尔巴群岛的新奥尔松建立。

3．中国科学家促进中国北极站建立

自2001年起，在得到挪威驻中国大使馆去北极斯瓦尔巴群岛建站的邀请信后，经中国科学技术协会批准，并得到中国科学院和国家海洋局极地办公室的支持，中国科学探险协会在新疆伊力特实业有限公司和湖南沐林食品有限公司的支持下，先后组织我国地学和生物学的近30名科学家和20多位新闻媒体记者，赴北极斯瓦尔巴群岛科学考察，并建立了中国人的北极科学探险考察站。科学考察研究项目为“北极斯瓦尔巴地区与青藏高原生态环境系统对比研究”。2002年7月30日，中国人的第一个北极科学考察站“中国伊力特•沐林北极科学探险考察站”在北极斯瓦尔巴群岛的朗伊尔宾落成。

1）《斯瓦尔巴条约》对于我国北极建站的作用

1991年8～9月，笔者应挪威卑尔根大学叶新教授的邀请，参加了挪威、苏联、中国和冰岛4国科学家联合北极综合科学考察。这次考察更重要的收获是笔者从叶新教授赠送的《北极指南》(Arctic Pilot)一书中，第一次看到了《斯瓦尔巴条约》的原文。从条约中可以看到，中国从1925年起成为这个条约的正式成员国，有权在斯瓦尔巴群岛建立科学考察站、办教学、开矿等。笔者同国以后很快就向国家有关部门汇报，希望尽快促进我国北极科学站的建立。中国科学院副院长孙鸿烈在听取汇报后非常支持，在中国科学院“九五”科学研究重大项目《极地与全球变化》中设立了一个子课题“北极斯瓦尔巴群岛建站调查”，并指定由笔者负责。

2）加强与挪威等北极地区国家的科学技术合作

1991年9月，由笔者受协会主席刘东生院士的委托，代表中国科学探险协会和挪威卑尔根大学的两位校长会谈，签订了一分合作协议，中挪双方将联合进行北极和青藏高原科学考察。这份合作协议为中国北极建站开辟了一条通道，公司时也为广泛开展中挪科学合作奠定了基础。中国科学院在1995年5月派出以陈宜瑜副院长为团长的中国科学院代表团（成员有秦大河、高登义、张兴根）访问挪威，为中挪科学合作和北极建站打下了坚实的基础。1995年12月4～10日，以中国科学院资源环境科学与技术局局长秦大河为团长(成员有高登义、张青松、刘小汉、刘健和赵进平)的中国科学院代表团参加在美国举行的国际北极科学委员会(ISCA)的科学答辩，申请加入国际北极科学委员会。加入国际北极科学委员会要具备两个条件：第一，必须有三年以上的北极科学考察历史；第二，必须有北极科学考察的论文。为此，我们把已发表的考察北极的文章翻译为厚厚的一本英文文集。中国科学院派出6个科学家参加，笔者是其中的一个。答辩进行了两天，最后我们通过了答辩，以中国科学院的身份参加了国际北极科学委员会。1996年，国家海洋局成立了极地办公室，由极地办公室主任陈立奇和中国科学院资源环境科学与技术局局长秦大河等代表我国出席国际北极科学委员会，以中国政府的名义加入了国际北极科学委员会。1996年8月，笔者陪同中国科学探险协会主席刘东生院士到北极访问斯瓦尔巴州州政府，加快了我国北极建站的步伐。1997年，在国家自然科学基金委员会的支持下，中国科学院大气物理研究所、中国气象科学研究院与北极大学(UNIS)合作在北极斯瓦尔巴群岛及其邻近海域进行北极大气科学考察，加快了中国北极建站的步伐。

3）走“科学与企业、新闻媒体三结合”的道路，完成北极建站任务

经过前后多年的努力，2001年9月挪威驻中国大使馆致函中国科学探险协会，邀请中国赴斯瓦尔巴群岛考察并建站。在国内企业的支持下，2002年，我们建立了第一个北极科学探险考察站——中国伊力特•沐林北极科学探险考察站。建站时，收到了十几个国家集邮爱好者的来信，要求签字盖章，而且有40多个科学家访问了我们这个站，从此中国人有了自己的科学考察基地。

2004年7月，我国政府在北极斯瓦尔巴群岛的新奥尔松建立了中国北极黄河站。

（二）南极与华夏子孙的渊源

在一位英国人所写的《郑和与南极》一书，认为郑和曾经到过南极。然而，郑和是否到过南极、是否是第一位到达南极的中国人，还有待进一步的考证。

第一批去南极进行科学考察的科学家是中国科学院的张青松和国家海洋局的董兆乾(1980年)；中国第一次南极考察队的队长是郭琨(1984～1985)；中国第一个横穿南极的科学家是秦大河(1989～1990)。中国在南极地区已有三个站：长城站、中山站和昆仑站。中国民间组织的南极科学考察有2005年经中国科学技术协会批准，中国科学探险协会组织南极六站科学考察，进行南极火山环境、企鹅信息传递、极地和青藏高原生态系统对比研究，补充了国家在南极科学考察方面的空白。

我国在南极科学考察方面取得了很大的成就，这里不一一介绍，只介绍一下我国在采集和研究陨石方面的情况。目前我国已经在南极采集到陨石9834块，其中包括两块来自火星的陨石，成为世界上第三个采集陨石最多的国家，日本最多，美国第二。中国科学院刘小汉研究员及其研究集体对于我国南极陨石的采集和研究做出了重要贡献。

采集陨石主要是为了研究星体的特征及其变化。研究星体特征和变化的途径有三个：一是发射宇宙飞船到需要研究的星体上采集各种样品；二是通过高倍的天文望远镜来观测研究；三是通过采集地球上的陨石来研究。发射飞船到星体上去耗资巨大，研究制造高倍的天文望远镜也耗资不小，相对而言，在地球上采集陨石耗资最小。在南极采集的陨石，由于很少受外来的干扰，陨石保存最好，更有利于研究；另外，我们在南极的冰雪世界当中曾经采集到来自月球背面的陨石，非常珍贵，而即使飞船也到不了月球的背面。

（三）青藏高原与华夏子孙的渊源

华夏子孙一直住在青藏高原上，这里只简要介绍一下近年来中国科学家和青藏高原的渊源。

1．雅鲁藏布大峡谷与华夏子孙的渊源

1973～1984年，中国科学家先后多次在雅鲁藏布江流域进行科学考察。1994年，中国科学院的科学家在刘东生院士等前辈的指导下，在前人工作的基础上，科学论证了雅鲁藏布大峡谷为世界第一大峡谷。

1998年，在中国科学院的领导下，中国科学探险协会组织我国科学家和新闻工作者圆满地完成了徒步穿越雅鲁藏布大峡谷科学探险考察。通过考察，取得了以下一些重要的科学成果。

第一，再次确认雅鲁藏布大峡谷为世界第一大峡谷。1989年，国家测绘总局对外公布，雅鲁藏布大峡谷的长度是506千米，平均深度是3200多米，最深为6009米，最窄处是35米。它远比美国的科罗拉多峡谷长度长、深度深、宽度窄。之后，世界上其他国家也逐渐承认雅鲁藏布大峡谷是世界第一大峡谷。

第二，在大峡谷的核心河段发现了4组大瀑布群，如绒扎瀑布、藏布巴东瀑布等，发现了古老物种缺翅目昆虫和红豆杉的新分布（喜马拉雅山脉北侧）。

第三，诊断确认不能以扩大雅鲁藏布大峡谷宽度来缓解我国西北地区干旱问题。在徒步穿越中，由于新闻媒体的广泛宣传，特别是对于雅鲁藏布江水汽通道作用的宣传，我国两位科学家联名给中央写信，建议扩大雅鲁藏布大峡谷宽度，增加水汽输送，解决西北地区干旱问题。我们通过数值诊断分析，在一定的理想条件下，三江源地区的降水量可以增加20％～25％。但是，如果考虑天气实际情况，即副热带西风带客观存在，容易引起沿途爬坡降水的涡旋运动也存在的话，即使最强西南季风的年份，这种水汽输送也到不了我国青海的三江源地区，就在沿途下雨了。因此，通过扩大雅鲁藏布大峡谷来缓解我国西北地区干旱问题，从气象学的角度看是不现实的。

第四，建议成立“雅鲁藏布大峡谷国家级自然保护区”。徒步穿越后，高登义、杨逸畴、李渤生、关志华等4位科学家联名向西藏自治区热地书记提出书面建议，将原来的墨脱国家级自然保护区扩展为雅鲁藏布大峡谷国家级自然保护区，得到了西藏自治区和国家林业局的支持，于1999年正式成立，为雅鲁藏布大峡谷的可持续发展做出了应有的贡献。

二、极地变化与人类未来

极地变化与人类未来关系非常密切，这里只选择当前的一些热点问题来讨论。

（一）南极资源未来可能开发吗

目前，世界上有一个“50年不开采南极资源”的条约，条约的期限为1989～2039年。那么到了2039年条约过期后，南极资源开发是否会提到日程上来呢?

要讨论此问题，必须了解“50年不开采南极资源”的条约的签订背景。

1992～1994年，在中国科学院的领导下，中国科学探险协会与法国古斯都基金会联合策划中国长江科学考察。这个合作考察虽然没有成功，但是从中我们对法国古斯都院士有了一定的了解，尤其是他促进“50年不开采南极资源”的条约的签订一事给我们留下了深刻的印象。那是1989年初，美国、法国、苏联酝酿对南极资源的有限开发。古斯都知道后，坚决不同意。他先后拜见了法国、美国总统和苏联领导人，说服他们暂时不要开发南极资源。之后，1989年10月9～20日在巴黎召开了第15届南极条约协商国会议，签订了50年内不开发南极资源的条约。

这个条约到2039年就要被废除了，如果在这之后要开发南极资源，会对南极造成多大的破坏呢?这是一个值得我们关注的问题。

（二）南极臭氧洞会逐渐扩展吗

自1985年英国科学家Farma用南极Halley Bay单站臭氧总量资料发现南极臭氧洞以来，臭氧洞问题就成了世界的热门话题。大家关心的问题是，南极臭氧洞是否会继续扩大，是否会向北半球移动?因为，臭氧总量减小，会给人类带来皮肤癌的威胁。如果南极臭氧洞向北移动的话，会加大人类得皮肤癌的可能性。所以，从那时起，世界上掀起了研究南极臭氧洞的高潮。

人们对南极臭氧洞的变化加强了观测和研究，发现南极上空的臭氧总量几乎以每年3％的速度递减，并发现了南极臭氧洞的形成原因。研究表明，南极臭氧洞形成的原因有两个：一是南极大陆冰盖是全球大气的大冷源，使得南极上空平流层在过度季节的气温可低于-78℃，形成冰晶云，破坏氮氧化物，为氯离子提供了与臭氧发生化学反应的条件，将臭氧变为氧分子和原子氧，破坏了臭氧层；二是人类排放过多的氟利昂气体，提供了大量的氯离子。

为了防止南极臭氧洞继续发扩大，国际政府签订了《蒙特利尔公约》。自此以来，南极臭氧总量的递减趋势有所减缓。

（三）全球气候变暖南极冰盖会融化吗？

根据我国科学家的观测，近几年来，南极内陆每年积雪1米左右，约相当于20毫米降雪，即每年南极大陆约增加280亿吨雪。

2005年5月20日，法国《科学与未来》杂志的报道与我国科学家观测结果比较一致：东南极地区的冰层大约每年获得降雪450亿吨。借助欧洲空间局ERS--1和ERS--2卫星，科学家研究了约70％的南极洲大陆冰层，发现从1992年到2003年东南极地区的冰层每年约上升1．81厘米。

美国国家航空航天局于2006年3月称，根据美国科罗拉多大学科学家分析美国和德国航空航天中心发射的“重力恢复与气候实验”卫星资料发现，2002年4月至2005年8月，西南极冰原每年融化152立方千米。这与上述结果完全相反。

为什么全球气候变暖南极冰盖融化的情况在东南极和西南极完全不同呢?这是因为，东南极比西南极纬度高，且东南极冰盖远远比西南极冰盖储藏的冰多，气温远比西南极低；另外，我国长城站和中山站多年地面气温观测资料表明，20多年来，位于东南极的中山站的地面气温不仅没有升高，而且每10年降低0.06℃，与此相反，位于西南极的长城站的地面气温每10年升高0.6℃，远远高于全球地面气温的平均升高值(0.74℃／100年)。

从目前来看，尽管全球气候变暖，但是东南极冰盖不仅不融化，反而在增加；西南极的冰雪融化非常显著。

（四）青藏高原会变矮吗？

1．从珠峰高程变化看青藏高原高程变化

1975年，中国测得珠峰高程为8848.13米；2005年，中国测得珠峰高程为8844.43米；据观测，30年来海平面高度增加了0.7米。根据上述资料，再考虑两次测量珠峰高程的多种误差，计算结果表明，珠峰高程实际减少了约0.42米。若再考虑测量冰雪厚度和高程的测量误差(±0.1～±0.36)米，可以说，30年来，珠峰岩石高程变化不大或稍有减小。

为此，是否可以推测，在1975年前，珠峰每年上升3～10毫米，然而，到近30年却稍有下降。那么，未来珠峰高程是否可能继续下降?青藏高原是否也要下降?笔者认为，目前还难确定，必须在青藏高原上多测量几个地方的高程变化，才能确定青藏高原是否真正在变矮。

2．青藏高原变矮会带来什么结果？

根据数值模拟实验，如果青藏高原逐渐变矮，以至于恢复到过去海拔1000米的高度，除了会严重影响东亚大气环流变化外，世界沙漠将重新分布，我国东部平原可能变为沙漠。

（五）珠峰顶冰雪层厚度减小是气候变暖的结果吗？

前几年，测绘专家根据卫星资料推算，自1966年到1999年，珠峰顶部的冰雪层厚度减少了1．3米。据此，有冰川学家认为，这是由于全球气候变暖改变了珠峰顶部冰雪的厚度。笔者认为，以目前全球气候变暖的程度不会使得珠峰顶部的冰雪减少1．3米。因为，珠峰顶部的年平均气温是 —20℃左右，即使珠峰顶部温度增加l℃，仍然只是一19℃。

根据1966～1999年登山活动情况来判断，珠峰顶部冰雪厚度变化，基本上是由于登山活动的影响。1966年之前，登上珠峰顶部者不到10人，而到1999年登顶人数已经超过了1000人次，其中，每次登顶人数在20～66人的有10多次。我们知道，珠峰顶部的面积约25平方米，如此多的登山队员穿着冰爪登山鞋集中在25平方米的冰雪面上，必然破坏冰雪表面，大风会把破碎了的冰雪吹走，珠峰顶的冰雪厚度自然就会减小了。

总之，华夏子孙与极地的关系源远流长，中国科学家数十年来对于地球三极的科学考察逐渐深入，并一直关心着地球三极变化与人类未来的关系。

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