地球之极:南极科考如何揭开我们星球的秘密

面条要煮两分半 2023-12-21 16:47:21

2015年12月一个阳光明媚的日子,当一架载有印度科学家团队的幻影-17 ALCI飞机降落在南极洲斯基尔马赫绿洲(Schirmacher Oasis)的俄罗斯Novolazarevskaya研究站(Novo)时,拉杰什里·V·博塔莱(Rajashree V Bothale)博士和其他人一样既兴奋又紧张。

下了飞机,她在蓝冰的跑道上停了一会儿,欣赏着原始的景色,尽管刺骨的寒风让她第一次尝到了恶劣天气的滋味。

大约一个小时后,她到达了迈特里——印度在南极洲的两个科考站之一——看到印度的三色旗高高飘扬,打消了她的担忧。这使她充满了骄傲。“南极洲是一片充满不确定性的土地,”Bothale博士微笑着说,“挑战很多,但我们所有(印度科学家)都能够一丝不苟地进行研究。”

她是每年前往世界边缘南极洲的印度科学家之一,以增进印度对极地大气、冰川学、古气候和极地生物学的了解。12月21日星期四,新德里第43次冰火之国探险将从南非开普敦启航。

Bothale博士最近从印度海得拉巴ISRO国家遥感中心地球与气候科学部副主任的职位上退休。她是第35次印度南极科学考察队(ISEA)的一员,该考察队利用卫星获取的海洋表面温度(SST)、叶绿素-a (Chl)和融雪的产品,评估了冰融化及其对南极洲地区的影响。

融化的冰原

根据Bothale博士的说法,自工业革命以来,由于燃烧化石燃料、森林砍伐、土地利用变化和人口增长等各种人类活动导致二氧化碳和其他温室气体排放到大气中,全球大气和海洋温度梯度迅速变化。

这位参加了2015-16年科考的资深科学家说:“这种影响即使在极地地区也很明显,南极洲及其周边地区的冰盖融化可以被视为后果。”

南极地区表面冰融化的时空分析对于理解全球气候驱动的变化和环境研究(如洋流和环流、海平面变化、初级生产力、能量收支、生物多样性丧失和水文循环)具有重要作用。

“为了捕捉和说明冰盖在南极地区融化时的动态变化,遥感技术已经成为最有效和最有利的方法,因为它提供了相应气候驱动参数的时空变化的大规模天气视图。”Bothale博士表示。

挑战

在南极洲恶劣和不可预测的条件下,后勤安排面临着重大挑战,科学家们每走一步都面临着危险。从大陆内部吹来的风速高达每小时300公里。

“在我们的研究中,一位科学家同事碰巧踩到了一个裂缝,但幸运的是什么也没发生,”这位科学家回忆道,“此后,我们都用绳子把自己绑在一起,小心翼翼地移动,继续学习。”她说,这是她在地球上最严酷的地区之一待了三个月以来最可怕的事件。

团队会遇到突然的大风和低能见度,这意味着团队不能每天外出。

“尽管当时是南极洲的夏天,但天气是不可预测的。我们每天的日程安排就取决于它了。此外,它需要很多设备,如散射计和其他设备,以及包括直升机在内的后勤支持。”Bothale博士解释说。在天气不好的日子里,她会把大部分时间用来做饭。

巴拉蒂站和迈特里站相距3000公里,在那里进行研究和调查,以了解极地过程和现象,为访问科学家提供住宿。它设备齐全,有健身房、迷你剧院、健康中心,还有照顾车站的医生和工作人员。

印度空间研究组织还在巴拉蒂站建立了南极地球观测卫星地面站,用于接收印度遥感卫星数据。

分析

Bothale博士和他的团队所做的数据分析表明,较大的冰架,如西部的Larsen、George VI、布伦特和Riiser-Larsen,以及东部的沙克尔顿、西部和托滕,在强拉尼娜年(2010-2011年)(厄尔尼诺-南方涛动- ENSO指数在南方夏季月份大于1.5),融雪量比平时高,而其他冰架则显示融雪量减少。

2015- 2016年,雅培冰架、拉森冰架和罗斯冰架西侧的部分地区经历了更多的融雪,与冰架相邻的内陆地区也是如此。

此外,结果还显示,从公海向南极洲大陆架方向的“Chl”显著增加,其中海温值向大陆架方向降低。

“此外,目前的研究提供了ENSO对融雪的影响以及气候条件变化下融雪对Chl和SST的影响的关键信息,”Bothale博士说,她一半的时间在Maitri,其余时间在Bharati站。

印度的研究站

该国的第一个火车站Dakshin Gangotri建于1983年,但在1989年被冰淹没后被废弃。

印度的第二个研究站,Maitri,于1988- 1989年建成,位于南极洲东部Dronning Maud地中部的Schirmacher绿洲的一个无冰小丘上,距离近100公里。第三个研究站巴拉蒂(Bharati)于2012年3月开始运行。它位于南极洲斯托恩斯半岛东部的塔拉峡湾和奎尔蒂湾之间。该地区的快速结冰每年都在变化,巴拉蒂站周围的冰厚度也在变化。

印度的角色

1982年1月16日,印度首次科学考察队在南极洲登陆,创造了历史。从那时起,科学考察每年都会启动。印度是“无人机莫德陆空网络项目”(DROMLAN)的一部分,该项目是一个由11个国家组成的联盟,在南极洲设有研究基地。

资深科学家约格什·雷博士说:“印度在南极洲的积极存在也为该国提供了一个机会,可以从地缘政治的角度在有关南极大陆管理和治理的讨论和决策过程中发挥重要作用。”

在过去四十年中,在印度南极站进行了广泛的科学研究。他说:“印度通过仪器和实地工作,在大气科学和空间天气、生物科学、环境监测、地球科学和冰川学、医学和人体生理学等领域进行了大量研究。”

雷博士是果阿国家极地与海洋研究中心(NCPOR)的科学家,对南极洲了如指掌。毕竟,到目前为止,他已经去过那里四次了。当媒体联系到他的时候,他正忙着准备他的第五次访问,他将于周四从开普敦起航。他说:“每年有100多名科学家参加博览会。”雷博士也是南极考察队后勤和南极科学协调的负责人。

气候变化

他和他的团队研究气候变化以及地形如何在多年后形成。雷博士说:“南极洲拥有许多最优越的条件(最冷、最干燥、风最大等),为科学研究了解全球气候提供了机会。”

他说,虽然印度看起来与南极洲无关,但地质历史揭示了印度与最冷的大陆之间的密切联系。

据他说,大约1.8亿年前,冈瓦纳大陆的分裂导致了南极洲东部和印度东部高山移动带的分离。“随后,印度向北迁移,大约在5000万至5200万年前与欧亚板块相撞,形成了强大的喜马拉雅山脉。”

已经确定,南极和北极发生的高层大气环流和海洋环流的变化对印度季风有影响。

据信,南极半岛的变暖速度大约是全球平均速度的六倍,周围的冰架正在变薄。“考虑到季风对社会经济的影响,特别是在像印度这样农业占主导地位的国家,更好地了解极地及其与热带地区的远程联系变得至关重要。”雷博士表示,并补充道这种了解对天气模式的准确预测有很大贡献。

事实上,NCPOR的研究人员已经设计出一种高效、环保的方法,利用南极湖上耐受极端寒冷条件的细菌,从离子金合成金纳米颗粒。这种方法使科学家能够在不添加稳定剂或还原剂等合成化学添加剂的情况下生产出高质量的金纳米颗粒。

这种金纳米颗粒作为有效的治疗抗菌剂或与抗癌、抗病毒和降胆固醇药物的复合治疗具有巨大的前景。

在夏季,工作区域扩大到Maitri和Bharati站周围几百公里,而在冬季,工作主要在南极站附近展开。

印度探险

每年都有来自不同机构的科学家对南极洲进行科学考察。感兴趣的科学家首先需要在3月份提交他们的提案并为他们的项目辩护。

一旦得到地球科学部下属的国家科考委员会的批准,那些被选中参加印度南极科学考察队的人就会在新德里的全印度医学科学研究所接受彻底的体检。

此后,他们需要在北阿坎德邦的奥利和巴德里纳特等高海拔地区接受体能训练。一旦被清除,它们就飞往开普敦,然后飞往南极洲,在那里呆上三个月。前往南极洲的另一种运输方式是海运,距离印度约1.2万公里。有些人去的时间更长。迄今为止,已经进行了42次探险。

空中交通管制

2007年,印度在新德里主办了第XXX届南极条约协商会议(ATCM),会议期间批准了印度第三个南极考察站巴拉蒂的建设,从而确保了印度在拥有多个南极考察站的国家集团中占有一席之地。

作为ATS的协商方,印度在各种ATS中就资源管理、物流、旅游和环境保护等主题提出了自己的观点。印度以这种方式积极地为制定管理南极洲人类活动的法律和条例作出贡献。

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