北极一年：近距离观察有史以来规模最大的极地探险

本文刊登在《Discover》杂志年度科学现状特刊上，题为“世界上规模最大的极地探险”。成为我们的订阅者，支持我们的科学新闻报道。

7月下旬，当科考船Polarstern冰破船被冰层冻住时，船上的大部分船员都还在睡觉。研究人员已经在船上居住了10个月——但这并不在计划之内。

由飞行员、气候学家、海洋学家等组成的团队于2019年10月故意将船冻在西伯利亚北部的一块浮冰上。他们的任务是：随同浮冰和周围的海冰漂流超过365天，以研究北极气候。多学科北极气候研究漂移观测站（MOSAiC）拥有来自全球的约600名专家，耗资超过1.5亿美元，是有史以来规模最大、最复杂的北极探险活动。

“我们的任务是观察和理解北极的气候过程，以便在我们的气候模型中更好地体现它们，”探险队负责人、德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所的科学家Markus Rex说。

北极的升温速度是全球平均水平的三倍，导致海冰萎缩，并最终导致海洋、冰层和大气之间相互作用的变化。“与此同时，这是我们对气候系统了解最少的地区，也是气候预测不确定性最大的地区，”Rex说。填补这些空白很重要，因为北极发生的事情不一定会留在北极。许多专家认为，那里的快速变化也会影响整个北半球的天气和气候。

MOSAiC的目的是穿越北极中部广阔的水域。“我们想追踪一整年对冰的影响，以帮助我们了解它是如何生长和萎缩，如何移动和破裂的，”科考联合协调员、科罗拉多大学博尔德分校大气科学家Matthew Shupe说。

尽管他们的浮冰在12个月的目标期满之前就破裂了，但Rex说，这次探险取得了巨大的成功。近一整年的时间里，超过100个气候参数得到了追踪和分析，收集到的数据量之大，可能需要数年才能完全分析。

冰层破裂

对Shupe来说，最令人惊讶的是冰层破裂的程度。“由于大面积的裂缝和随后的断裂运动，我们的营地不得不多次重新组织，”他说。这些冰层动力学在2020年春季初尤其强烈。

Shupe初步的解释是，在2019年夏季——当时是有记录以来最热的北极夏季——海冰非常稀薄，以至于表面形成的池塘融化后与下面的海洋相通。到了冬天，这些洞以及冰层上的其他裂缝就冻结了。这使得冰层变弱，在团队试图在户外进行研究时容易破裂。“人们会掉进海里，但我们都穿着漂浮装置，可以很快出来，”Shupe说。“对于那些掉下去的人，他们通常会有一个以他们命名的洞。”

改变航向

原计划是让Polarstern号在早春时自然漂流过北极点，然后在9月靠近北极海冰覆盖层的南缘。然而，它却在7月就到达了最外缘，由于异常的风况以及稀薄、流速更快的冰层，迅速蔓延了1050英里。船只抵达后，温暖的温度和来自开阔海洋的涌浪开始威胁研究人员的浮冰和冰面上的营地。

随着裂缝穿过营地，船员们于7月29日开始将所有东西搬回船上。“我们走过裂缝区域，跳过不同的冰块，”Shupe说。

7月30日晚上睡觉时，浮冰还算完整。“第二天早上，我们看到的只是漂浮在开阔水面上的碎冰块，”Shupe说。

船上的船员迅速向北迁徙，寻找新的冰层。由于发现的冰层比预期的少，他们直接驶向了北极点本身。仅仅六天后，8月19日，他们就抵达了。这是一个值得注意的时刻：一艘破冰船在北极点发现了相对稀少的冰。

Polarstern号最终附着在一块新的浮冰上，观察秋季的冰冻过程。到9月中旬，有消息称，北极海冰已达到有记录以来的第二低水平，而2020年是有记录以来北半球最热的夏天。

“这一切都发生在我们今天所处的全新北极，”船员Julienne Stroeve说，她是一位在美国国家冰雪数据中心工作的气候学家。今年2月，迅速变化的气候的一个方面显现出来，当时一只海豹从北极点附近的一处冰洞里探出头来：“我没想到它们会生活在那么远的地方，尤其是在严冬，”Stroeve说。