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瞭望智库

北京时间3月7日,执行中国第40次南极考察任务的“雪龙2”号在南极秦岭站载上考察队员,启程返回中国。

在为期五个多月的科考征程里,考察队员圆满完成了各项任务,其中最为亮眼的莫过于新的南极考察站秦岭站的建成。

2024年2月7日,南纬74度56分,东经163度42分,秦岭站在南极大陆的罗斯海恩克斯堡岛开站。秦岭站是我国第五个南极考察站、第三个常年考察站,也是首个面向太平洋扇区的考察站,填补了我国在南极罗斯海区域的考察空白。

2024年2月6日,中国南极秦岭站(无人机照片)。新华社发(祝贺 摄)

2024年2月6日,中国南极秦岭站(无人机照片)。新华社发(祝贺 摄)

秦岭站主体设计理念源于南十字星座,建筑面积达5244平方米,为我国现有考察站里面积最大的单体建筑,可容纳度夏考察人员80人,越冬考察人员30人。

秦岭站的建成,恰逢我国极地考察40周年,具有划时代的历史意义。新的考察站为什么叫秦岭?相比于前四个考察站,它有哪些独特之处?秦岭站对于我国南极科考具有怎样的意义?

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背倚 “秦岭”

极地考察站是一个国家综合实力的重要体现,各国历来都非常重视考察站的命名。站名寄托了美好的寓意,能够体现和传播本国传统文化特色。据国家海洋局极地考察办公室副主任龙威介绍,我国第五座南极考察站被命名为秦岭站,主要有两点考虑:

中国南极秦岭站,中国第40次南极考察队员正在贴对联。新华社记者 周圆 摄

中国南极秦岭站,中国第40次南极考察队员正在贴对联。新华社记者 周圆 摄

首先,秦岭是横贯我国中部的古老山脉,是我国地理上的南北分界线,也是中国地理、历史、文化多元一体的重要标志,家喻户晓、知名度高。而新站所处区域同样也有一条作为南极洲东西地理分界线的横贯山脉。山脉绵延约3500公里,平均海拔4000多米,将南极洲一分为二。

其次,秦岭水系发达、植物荟萃,是生物多样性“自然基因库”和“天然药库”,还是地球上唯一的朱鹮营巢地,是人与自然和谐相处的典型代表。新站所处的横贯山脉及其周边地区是南极大陆少有的动物栖居地,承载着丰富多样的生命奇迹。著名的帝企鹅就栖息在山脉及周边冰原和海岸线上。此外,还有雪鹱、信天翁、南极海豹、南极燕鸥、南极蠓和南极贼鸥等。

可以说秦岭站背倚着另一座“秦岭”。

龙威表示,我国南极考察站的命名从以体现时代特点、采用历史文化遗产和历史人物为主,逐步转变到以体现南极地形特征、采用蕴含中华文化元素的国内知名山脉为主。我国前四个南极考察站站名,分别是长城站、中山站、昆仑站和泰山站,正体现了这一发展过程。按照这个规则,结合罗斯海新站所在位置的地理特征,在听取相关方面的意见后,新站被命名为中国南极秦岭站。

【注:前四个考察站按建成时间顺序分别是长城站(1985年2月)、中山站(1989年2月)、昆仑站(2009年2月)和泰山站(2014年2月)。】

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智慧“秦岭”

作为我国建筑面积最大的南极考察站,秦岭站的主体设计为南十字座造型。南十字座是南半球最具代表性的星座,郑和下西洋时曾通过它来辨别方向。

2024年2月6日,在中国南极秦岭站开站前,建设者们来到主楼前拍照留念。新华社记者 周圆 摄

2024年2月6日,在中国南极秦岭站开站前,建设者们来到主楼前拍照留念。新华社记者 周圆 摄

主楼由中央环廊和东西两翼构成,各功能区高度集成、彼此衔接。“考虑到当地高寒、强风、辐射等特殊的恶劣环境,建筑采用了集中式形态。”秦岭站副总设计师祝贺说,考察队队员工作、生活等日常活动完全可以在一体式的主楼里进行,除必要的野外工作,可以做到足不出户。集中式建筑还可以达到占地面积小、降低对南极环境扰动的目的。

中国建筑设计研究院顾问总建筑师、新站项目设计总指导刘燕辉表示,新站内部主要包括了指挥调度、海洋实验室、人员住宿、办公会议、餐饮活动、物资车辆维修存放、通讯保障、水处理、垃圾处理、样品间、装备间、野外支持中心、数据中心等,是空间集约、功能完备的新一代科学考察平台。

第一,秦岭站设计立足于南极考察的大尺度规划,综合考虑后勤运转、科学观测、国际合作和环境保护等要素,形成以考察站为中心的多圈层全域考察模式,考察范围可达到300—500公里。

第二,秦岭站采用了基于卫星通信系统的数据管理和远程同步,设置自动检测、应急处置等智慧运维系统,以及智能通信、数据采集等专用网络系统,实现智慧化科考。

第三,秦岭站的海洋实验室定位为具有国际水准的海洋研究平台,可以实现对特拉诺瓦湾冰间湖的长期持续观监测,开展近岸海洋环境的在线监测与数据传输、样品预处理分析实验等。

第四,南极环境独特而脆弱,“绿色考察”理念贯穿于秦岭站的设计和施工全过程。该站采用可再生能源和传统能源相结合的能源微网管理系统,优先采用风能和太阳能等清洁能源,风能、太阳能等新能源占比超过60%,并集成了微电网监控、能源管理平台等先进技术,不仅可以降低运维成本,还可以让考察站运转更加绿色环保。秦岭站根据功能分区的使用特点,分别对越冬、度夏区域实行独立能源供应,根据工况状态灵活设置和调节。比如考察站两翼的度夏宿舍在冬季人少时可以关闭,减少能源的消耗。此外秦岭站所有的油漆、建材也均采用了无甲醛无氟材料,尽可能减少对南极环境的影响。

2024年1月16日,中国第40次南极考察队队员在安装后勤中心檩条。新华社发(胡晴 摄)

2024年1月16日,中国第40次南极考察队队员在安装后勤中心檩条。新华社发(胡晴 摄)

秦岭站建设时,中国第40次南极考察队运输了522件、9300吨的物资。104名考察队员分成钢结构、水电、外墙板、土建、机械、综合管理和后勤保障等7个班组,投入高空作业车、工程吊车、升降车、平板吊车、挖掘机、装载机等32台(套)机械设备,每天工作13个小时左右。建站队员在时间紧、任务重的情况下,克服极端艰苦环境的挑战和影响,连续奋战60天,建成了秦岭站。

作为第三代考察站,秦岭站采用装配式、模块化的建造体系,模块化率达45%。很多模块都是在国内加工完成,在现场直接拼装,大大减少了现场施工时间,也降低了对南极现场环境的影响。

为解决钢材冷脆现象,秦岭站采用轻质高强的建筑技术与材料,可以抵抗零下60摄氏度的超低温和海岸环境的强腐蚀。为应对超大风载荷,秦岭站设计抗风能力达到每秒65米,相当于17级以上的风力,远超当地已知的最大风速。针对南极干燥易燃环境,采用智慧火眼消防系统,10秒内可精准识别火情。

目前秦岭站主要完成了主体结构和固墙工程。接下来,秦岭站还将进行内部装饰装修、机电安装等工作,进一步完善其他功能区各相关配套设施的安装,逐项完成各科学观监测设施的安装与布放。

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“秦岭”真香!

南极区域广袤,总面积达1424.5万平方公里,单一考察站点难以完成全面科考任务。中山大学测绘科学与技术学院副教授、博士生导师赵羲表示,此前建成的每个站点各有千秋。

2024年1月18日,中国第40次南极考察队队员在进行主楼手工板的安装。新华社发(胡晴 摄)

2024年1月18日,中国第40次南极考察队队员在进行主楼手工板的安装。新华社发(胡晴 摄)

从地理位置上看,长城站位于西南极的乔治王岛,在南极圈之外,对科研人员来说,比较容易抵达;中山站位于东南极的拉斯曼丘陵,秦岭站位于西南极的罗斯海中的恩克斯堡岛。这三个站均可进行度夏和越冬考察。昆仑站和泰山站位于南极内陆区域,仅可以在夏天使用。其中昆仑站位于南极腹地,是我国在南极海拔最高点建立的考察站。泰山站位于中山站到南极腹地昆仑站之间,可以作为中继站使用。迥异的地理差异带来更丰富的科考价值,优化完善了我国的南极科研布局。“秦岭站建成后,可以和长城站、中山站形成一个大三角,我国在南极科研的覆盖将更加全面。”赵羲说。

从研究领域上看,长城站区域适合开展南极生态系统监测和研究;中山站区域是观测研究南极冰盖演化过程的理想之地,也是开展高空物理、地质学、地球物理等学科工作的优良位置;昆仑站和泰山站适于开展冰芯科学、大气科学和天文科学等学科的前沿领域的研究。

秦岭站所在的罗斯海是南极地区岩石圈、冰冻圈、生物圈、大气圈等地球系统多圈层相互作用的区域,是全球气候变化的敏感区域。中国第40次南极科学考察队首席助理、内陆队副队长李传金认为罗斯海海域是全球响应气候变化最为快速的冰川所在之地,也是西南极最大冰架的分布区域,在这里对冰川、冰架、海冰等冰冻圈要素进行监测,可以为未来全球变暖背景下南极冰盖动力不稳定性的研究提供基础数据,以及对未来全球海平面变化研究提供重要支撑。

研究罗斯海也是理解南极生态效应的重要一环。罗斯海是南极洲重要的碳汇区域,浮游植物碳吸收量占全南极的30%,其中大约半数埋藏在深海,对调控全球气候变化有重要意义。在科考队员、上海交通大学的高咏卉看来,罗斯海是生物物种最为丰富的海域,这里生长着全世界40%的阿德利企鹅、30%的帝企鹅和大量的齿鲸。前昆仑站副站长曹建西表示,罗斯海不仅研究资源很丰富,还是距离南极点最近的海域,南极磁点也在附近,是极地科学考察的理想之地。

此前,我国在南极的常年考察站长城站和中山站,分别对应大西洋扇区和印度洋扇区。秦岭站是我国首个面向太平洋扇区的考察站,它的建成有助于加深我们对环南极全域环境变化的认知,从而更好地回答气候变化、冰雪和生态环境变化机理等前沿科学问题。

中国极地研究中心研究员何剑锋表示秦岭站将充分利用东邻特拉诺瓦冰间湖的地理优势以及拥有的海洋实验室,重点对特拉诺瓦湾开展海洋观测与研究,特别是冰间湖生态系统、冰间湖海-气通量以及底层水特性等的观测研究,并开展站区周边冰架、冰舌和冰川监测,开展冰架-海洋相互作用等科学研究,逐步推进南极内陆科考。

此外,秦岭站还将开展长期气象观测、大气化学监测和空间环境观测与研究,开展周边特别保护区企鹅的监测、研究与保护工作。

1984年以来,我国已先后组织开展40次南极考察,取得了一批举世瞩目的考察成果。秦岭站的建成标志着我国极地考察支撑体系将进一步完善。

目前,我国已成功构建了以南极长城站、中山站、昆仑站、泰山站、秦岭站和北极黄河站、中冰北极联合考察站、“雪龙”号船、“雪龙2”号船、“雪鹰601”固定翼飞机为主体的极地陆—海—空全方位立体考察体系。考察站、极地考察船、内陆考察车队、航空保障让我国极地考察支撑体系进一步强化,初步形成了以海运为主、航空为辅的极地投送体系。

根据自然资源部的相关数据,依托南极“4站2船1机1车队”的考察体系,我国已形成年运送人员300人次、物资2000余吨和覆盖南极内陆1200公里范围的安全科考保障能力。近10年来,已累计运送南极科考人员近3000人、南极考察物资1.8万余吨。

秦岭站的建立将进一步拓展南极科考的国际合作。自然资源部中国极地研究中心副主任张体军介绍说,中方未来将依托秦岭站,与有关国家一起对恩克斯堡岛南极特别保护区进行管理,开展罗斯海海洋保护区生态监测。何剑锋表示,未来秦岭站将与周边美国、新西兰、德国和意大利等国考察站合作,将考察站海洋实验室建成国际合作平台,努力将罗斯海沿岸各国考察站的合作打造成南极考察合作的典范,共同推进对罗斯海和罗斯冰架等的观测研究,共同履行区域生态环境保护。

屹立于南极冰原之上,秦岭站将书写认识极地、保护极地和利用极地的新篇章。

参考资料:

1. 参考消息,《外媒关注:中国南极秦岭站春节前正式启用》

2. 新华网,《新华鲜报|南极新地标!秦岭站“中国范儿”》

3.新华社,《第40次南极考察|秦岭站,崛起于冰原》

4.环球时报,《中国为何在太平洋扇区建南极秦岭站》

5.科技日报,《我国第五个南极考察站——秦岭站开站》

6.央视网,《我国第40次南极考察取得阶段性成果》

7.人民日报,《你好,中国南极秦岭站(探访)》

8. 光明日报,《“开张”探秘中国南极第5站——秦岭站!》

编辑 佘余
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