为中国参与北极事务提供强有力科技支撑
编者按：中国探索北极、开发利用北极、参与北极的国际治理，都离不开对北极地区的科学研究。以中国科学院院士、中国气象局原局长秦大河为代表的中国科学家团队，克服种种困难，不断完成北极科研领域的突破，为中国开展北极事务提供了强有力的科技支撑。近日，本刊在秦大河院士的帮助支持下，对我国多年来开展北极科技研究所取得的主要成绩、开展的多项科研活动展开报道。
开展北极科研工作的背景与意义
北极地区面积2000多万平方公里，主要包括極区北冰洋、边缘陆地海岸带及岛屿、北极苔原和最外侧的泰加林带，气候严寒。随着全球变化加剧，北极地区的增暖幅度是全球平均的2倍，冰冻圈显著退缩，这不但深刻影响着当地居民的生产生活，也对全球气候、军事及经济环境带来巨大影响。
北极地区的气候变化对中低纬度（包括中国）地区的天气、气候具有重要影响。北极地区蕴藏巨大的矿产、油气和生物等资源，是21世纪世界能源战略高度关注的重点区域。北极石油、天然气能源的可采性受控于未来冰冻圈的变化，特别是需要在海冰与多年冻土的监测与预估方面提供科技支撑。同样，北极气候变化将影响渔业等区域的经济结构，需要从气候和海洋变化等科学研究入手预估未来的影响。特别重要的是，北极气候系统变化对地缘政治的影响最突出后果之一是北极海冰消退后航道的开通，必将成为影响21世纪世界经济和军事格局的重大事件。
我国是近北极国家，北极气候系统变化不仅对我国的天气和气候具有重要影响，而且涉及北极地区的政治、军事、经济等国际事务也与我国有密切关系。2017年1月18日，国家主席习近平在联合国日内瓦总部发表了题为《共同构建人类命运共同体》的主旨演讲，明确中国要秉持和平、主权、普惠、共治原则，把深海、极地、外空、互联网等领域打造成与国际各方合作的新疆域。2017年3月29日，时任国务院副总理汪洋在俄罗斯阿尔汉格尔斯克市出席第四届国际北极论坛开幕式并致辞，表示我国要加强北极生态环境保护，不断深化对北极的科学探索，依法合理开发利用北极资源，完善北极治理体制机制，共同维护北极和平与稳定。4月4日，习近平主席访问芬兰（2017年5月芬兰接任北极理事会轮值主席国），提出加强中芬合作，促进北极地区生态保护和可持续发展。7月3日，习近平主席在克里姆林宫会见俄罗斯总统普京，提出中俄双方共同开发和利用海上通道特别是北极航道，打造“冰上丝绸之路”。总之，中国不断强化参与北极开发与治理的能力。
2018年1月26日，国务院新闻办公室以中、英、法、俄、德、西、阿、日等8个语种发表《中国的北极政策》白皮书，明确指出中国是北极事务的积极参与者、建设者和贡献者，愿本着“尊重、合作、共赢、可持续”的基本原则，与有关各方一道，积极应对北极变化带来的挑战，共同认识北极、保护北极、利用北极和参与治理北极。中国倡导构建人类命运共同体，努力为北极发展贡献中国智慧和中国力量，愿与国际社会一道共同维护和促进北极的和平、稳定和可持续发展。作为发展中的大国，中国在北极事务上有重要国家战略需求，而且也已成为北极理事会观察员国。为了使我国能够在国际北极事务中有所作为，急需加强科学研究以提供基础的科技支撑。
中国开展北极科研的进程
我国开展北极科研的时间较晚，1951年，武汉测绘学院的高时浏到达地球北磁极（71°N，96°W）从事地磁测量工作，成为第一个进入北极地区的中国科技工作者。从20世纪80年代开始，中国科学院相关科研机构与其他单位一起先后组织了多次北极考察。1988年，中国科学院大气物理研究所与北极国家挪威的卑尔根大学合作，开始北极—青藏高原环境变化比较研究的合作。1995年，由中国科学技术协会主持，中国科学院组织了中国首次北极点科学考察。该次考察的科学目标是北极地区对全球环境变化的影响和响应，内容包括海洋、冰雪、大气、古环境、生态、遥感和大地测量等方面。1996年我国加入了国际北极科学委员会（IASC），成为第16个成员国，同年，参加了IASC的白令海计划（BESIS）、国际北极浮标计划（IABP）的工作。1999年，我国政府首次组织了北极地区的大规模综合科学考察，极地考察船“雪龙号”搭载124名考察队员首航北极，总航行14180海里。2003年、2008年、2010年、2012年、2014年、2016年、2017年、2018年又先后组织了八次科学考察，进行北极地区大范围海洋、大气、海冰、生物生态等调查和采样。21世纪初，中国极地考察办公室启动建立中国北极考察站议程，2004年中国北极黄河站在斯瓦尔巴德群岛新奥尔松落成并启动运行，为大气（包括高层大气电离层、气象、大气环境）、海洋（近岸海洋生物和生态等）、陆地环境和生态、冰川、地质等现场观测和采样提供支持。另外，针对北极治理的中国参与问题，学者们进行了一定程度的研究，如国家海洋局极地考察办公室主编的《北极研究》、中国海洋大学编著的《北极航道的国际问题研究》、陆俊元教授编著的《北极地缘政治与中国应对》等。
目前，我国对国际北极科学研究的态势已经初步了解，并针对国际上关注的科学问题进行战略布局，如加强北极地区气候系统变化监测及其对中低纬地区气候变化的影响和反馈作用、北极地区冰冻圈变化监测及其环境指示意义的研究、北极地区人口和生态系统动态研究、北极地区的环境监测研究、极地区生物资源的可持续利用研究、全球变化对北极地区及其居民的影响等。我国对北极地区相关科研工作集中于中国北极黄河站周边以及数次科考船的航线断面上，基本不涉及北极陆地和大陆架等战略核心区。相比环北极国家，北极科学大会和国际科学峰会上中国的声音很弱，科学研究水平在各个层面仍滞后于北极地区相关科学发展的趋势和需求。
中国科学院“冰冻圈科学”研究团队深化北极科学研究
秦大河院士领衔的中国科学院“冰冻圈科学”研究团队，自20世纪80年代以来，深入开展冰冻圈科学研究，参与了历次的北极科学考察，取得一系列创新成果。秦大河院士在国际上首先提出冰冻圈科学概念，并从冰冻圈与其他圈层相互作用、冰冻圈变化的影响与适应对策、冰冻圈灾害风险管理与服务功能区划等方面构建了冰冻圈科学理论框架，并创建国际上首个“冰冻圈科学”概念的实验室——冰冻圈科学国家重点实验室。近年来，秦大河院士团队开展的北极科学研究，布局以北极冰冻圈变化的影响为主线，以丰富和完善冰冻圈科学体系为总目标，揭示北极冰冻圈变化与中低纬度天气气候的关系，明晰北极冰冻圈变化的碳循环关键过程及其气候反馈，强化北极海冰变化监测和模拟、预测和影响评估的研究，揭示全球变暖对北极东北航道和西北航道的影响机制并预估未来的变化，阐明北极冰冻圈变化与可持续发展，提升我国北极冰冻圈研究的水平，为国家战略需求服务。
早在上世纪90年代，秦大河院士领衔的团队成员多次赴北极开展科研工作。如1994年侯书贵教授参加了中美北极阿拉斯加巴罗地区环境科学考察;1995年3月-5月，效存德教授参加了“中国首次远征北极点科学考察”;1996年康世昌研究员在北极斯瓦尔巴岛研究生院（UNIS）工作和学习，同年秦大河院士也在该研究生院授课。进入本世纪，团队在北极的科研工作得到加强。2007-2012年，秦大河领衔的冰冻圈科学团队参与的北极国际格陵兰NEEM深冰芯钻取项目获得成功，揭示了Eemian时期格陵兰冰盖的变化情况，为预估未来气候形势下格陵兰冰盖的变化及稳定性提供了基础。2007年7月，秦大河院士率队赴中国北极黄河站进行访问考察，提出要大力加强极地气候系统观测和气候变化科学研究，尤其是加强极地大洋环流、海冰变化、冰川变化与极地大气环境的关系以及全球能量平衡等前沿科学的研究工作。在受邀与中国驻挪威大使及使馆工作同志交流期间，还特别提出要强化做好极地气候变化知识的科普和宣传工作。自2015年开始，秦大河连续三年带队，赴北极地区开展东北格陵兰冰盖快速冰流（Northeast Greenland Ice Stream，NEGIS）深钻计划（East GRIP）科学考察、北极冰冻圈变化与可持续发展考察等，并与美国、俄罗斯、欧洲等北极研究的著名科研机构和高校开展国际合作，推动北极地区冰冻圈综合监测网络的布设和完善。全球变暖变化背景下北极海冰快速消融的成因是国际上关注的热点问题。自2015年起，秦大河团队的科研人员每年也针对海冰和积雪开展了系统的监测，取得了顯著的成果。
总体上，综合对比国内和国际目前在北极地区科学研究的水平，中国起步相对较晚，研究基础相对薄弱、研究方向分散且不系统。为尽快提高我国在北极地区的科学研究水平，建立国际化的北极冰冻圈野外观测与研究网络，建设北极数据共享中心，进而领衔并主导部分具有研究优势的国际研究方向，是我国北极研究“弯道超车”的有效措施。秦大河团队审时度势，及时与美国阿拉斯加大学、俄罗斯科学院等多方研讨与协商，开展有效的合作，并组织筹建“中国科学院北极冰冻圈科学与可持续发展研究中心”。2017年1月21日，团队与作为北极研究领头羊的美国阿拉斯加大学费尔班克斯分校国际北极研究中心在兰州签订合作协议框架，确定双方共建研究中心、数据中心、台站网络以及人才培养，以期在北极冰冻圈快速变化及其影响，特别是冰冻圈变化与可持续发展方面开展长期合作研究。2017年6月，秦大河院士带领团队成员，包括兰州大学、清华大学、云南大学相关科研人员对北极阿拉斯加地区开展野外考察，遴选野外台站站址，调研当地需求，并与国际北极研究中心进一步深入交流与合作。
在全球变暖背景下，深入开展北极冰冻圈及整个气候系统变化研究，将提升中国科学家在冰冻圈科学与全球变化研究领域的国际地位，产出新的重大创新知识，形成适应和减缓并重的引领全球应对气候变化的新理念，为全球生态环境保护做出贡献，为国家的北极战略提供科技支撑。
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