互动科普

当北极融化之后

随着全球变暖，覆盖北极的冰盖正在快速融化，人们能否制定出可持续发展的规划来保护北极这片净土？

翻译 阮南捷

去年冬天，加拿大处于北极圈内的部分地区经历了破纪录的高温。今年1月，位于哈德逊湾入口处的珊瑚港镇有几天的气温升高到了冰点以上，这种情况是第一次出现。在整个北极地区，极端天气都越来越常见，而且恰恰是处于这样一种背景下：北极地区面临一系列意义非凡的改变，比如当地原住民的政治力量逐渐强大，开发北极矿产资源的步伐也在加快（见第50页图）。

本文将探讨这些改变如何影响北极地区的科学活动（见第50页图），科学家又该做些什么来帮助北极地区绿色而和平地发展。由于北冰洋的船舶通行量不断增加，一些人开始呼吁订立国际条约来保护环境。不论是科研还是开发都应该考虑当地居民的意见，而科学家则在考虑如何采纳他们的意见。对于环境变化，北极当地人有自己的看法，科学家也许能把他们的声音传达给全世界。

长期以来，北极地区的科学活动都有国际合作的传统。哪怕北极地区的国家在联合国海洋法公约的框架下纷纷提出领土主张，这种国际合作的传统还是应该得到保持并发扬光大。国家之间应当共同协作，通过北极理事会确保不同国家的科研人员都有权到达北冰洋的任何区域。

相应地，科研人员收集科研数据后，应当尽快在公共数据库里更新，以便和全球共享这些数据。现在，北极地区正在迅速变化，速度超过地球任何地方：随着富含碳的永久冻土层开始融化，冰面消融后，下面的黑土和水会从阳光中吸收更多热量，这会对气候产生不可估量的影响。我们必须要靠科学来阻止这种情况的发生。

抢占北冰洋

北极冰融化，但北极研究者遭遇新障碍。

撰文 丹尼尔·克雷西（Daniel Cressey） 翻译 冉隆华

上个月，美国科考船“马库斯·朗塞特号”（长72米，排水量达4 000吨）穿越白令海峡，进入北冰洋。这是一场冒险，因为该船并非为破冰专造，此前从未向极地方向航行这么远。

但是，北极的情况变化很快。美国国家科学基金会（NSF）是“朗塞特号”的所有者，该机构负责人在查看卫星图像时发现，过去5个夏季里，作为考察目标的楚科奇海域有4个夏季基本无冰。于是，他们决定派遣“朗塞特号”进入北极。

航行期间，考察队负责人伯纳德·科克利（Bernard Coakley）在发给《自然》杂志的电子邮件里说：“我们是冒险北上。”然而，这位阿拉斯加大学费尔班克斯分校的海洋地质学家得到了回报。今年夏天，海冰覆盖范围接近历史最低纪录，海冰没有给“朗塞特号”带来任何麻烦。

北极变暖速度大约是地球其他大部分地区的两倍，监测北极不断变化的情况，比以往任何时候都急迫。夏季海冰消退，想要探索曾经难以到达的北极水域的科学家有了新选择，比如可以不使用破冰船，而使用其他船舶。

但是，科学家并非孤军奋战。为了旅游业、渔业、交通运输业，特别是诸如碳氢化合物等资源，企业也在竞相探索北极。根据美国地质调查局资料，北极可能拥有世界未发现天然气的30％，未发现石油的13％。

热衷染指这些财富的政府在北极频频出手，打出的幌子就是，根据《联合国海洋法公约》（UNCLOS），宣称对广袤北极地区的资源拥有主权。2007年，俄罗斯在北极海床插上旗子，很多人认为此举就是俄罗斯领土野心的象征性声明；今年7月，俄罗斯又在北极永久驻扎两个旅。8月，加拿大在北极采取每年一度的主权行动，声称它目前在该地区的军事力量比以往任何时候都强大。

一些人认为上述行为可能引发一场冷战，妨碍科学家的工作。不过，在该区域开展研究的地质学家、海洋学家和其他科学家看到更多的是合作，而非竞争。

阿拉斯加大学费尔班克斯分校海冰研究者海杰·埃肯（Hajo Eicken）说：“你在媒体上看到的都是地缘政治冲突，而我们看到的情况完全相反。在很多情况下，只要你具备良好的国际合作关系，就可以开展北极研究。”

研究者面临的更大难题是用船时间。为在北极运行而设计的船舶供不应求，北极利益瓜葛丛生，科学家必须与钻井公司等争夺用船时间。这也是科克利和同事结束在楚科奇海测试“朗塞特号”科考船的原因。

领土主张与商业追逐

在科克利向NSF提交北极地质情况调查计划时，他原本要求使用“希利号”（Healy）。“希利号”是美国的主力破冰船，曾在以前的楚科奇海考察中使用过。但是其几个因素都与这项计划相悖，而且“希利号”的档期早就排得满满的了。今年8月下旬至9月，“希利号”跟随加拿大海岸警卫队“路易斯·圣劳伦特号”（Louis S. St-Laurent）破冰船，一起穿越北极。作为美加两国政府间多年合作项目的一部分，这两艘破冰船绘制了北美延伸大陆架地图，收集有助于两国主张北极部分海底主权的信息。

根据《联合国海洋法公约》，如果一个国家能够证明，在200海里控制区（即专属经济区）之外的海床是大陆架的自然延伸，那么该国就可以声称对这片区域拥有主权。这需要进行大范围的测绘考察，这类考察近年来为海洋地质学家提供了大量工作，但也占据了破冰船的宝贵时间。

美国尚未签署《联合国海洋法公约》，而在签署后，他们还有10年时间来正式伸张主权。因此，目前还不清楚在这个过程中，哪些区域可能被瓜分。一些预测认为，北冰洋接壤国家将对该区域绝大多数地区主张主权。

不与北极相邻的国家也在虎视眈眈。例如，一些东亚国家建造了大型破冰船，以显示在北极地区的地位。

在北冰洋，很多活动都是受到利益的驱使，尤其是企图占得先机的石油公司。今年夏天，埃克森美孚公司击败了BP公司，与俄罗斯石油巨头俄罗斯石油公司签署了一份数十亿美元的协议，联合钻探喀拉海。明年，英国凯恩能源公司将在格陵兰岛西海岸外开打探井，壳牌公司也会在楚科奇海外实施钻探计划。

与此同时，来往于格陵兰西海岸水域的旅游船越来越多。根据格陵兰岛旅游和商务理事会数据，2000年～2010年间，光临格陵兰岛的游轮和游客数量都增加了两倍多。北极已成为旅游热点。

无冰的未来

随着北极海冰覆盖面持续减少，北极旅游机会将会增多。不过这也说不准，因为从理论上说，由于人类活动导致全球变暖，自然环境发生变化，应该使海冰消失加快，但事实似乎并非如此。因此，海冰消失也可能放慢，海冰覆盖面甚至还可能出现短暂反弹。美国国家大气研究中心海冰研究者玛丽卡·赫兰（Marika Holland）说：“不确定因素太多，不到最后一天，谁也说不准。”

但长期趋势似乎很明显。美国伊利诺伊大学香槟分校大气科学家约翰·沃尔什（John Walsh）说：“一致观点似乎是，从本世纪三十年代到五六十年代后，所有海冰可能会在夏季一段较短时间内全部消失。”

这可能导致北冰洋交通流量显著增多。随着夏季海冰覆盖范围和厚度同时减少，加强级冰船（ice-strengthened ship，没有真正的破冰船那么坚固的防护设施）进入该地区更加容易。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家在一项研究中估计，到本世纪中叶，具备有限破冰能力的船舶都能进入北极23％以上的水域。

最终，船运公司可能利用北冰洋，缩短环太平洋地区和大西洋沿岸城市间的货运距离。一些实验性航行已经在俄罗斯北部海岸开展，少量船只也已经可以穿越加拿大北部的西北航道。但是，不要指望穿越北极的交通流量很快显著上升。北极理事会（Arctic Council，针对北极问题的政府间论坛）在2009年的一项评估报告中预测，对于大部分船只而言，要想通过北冰洋运输石油、矿产等资源，至少还要等十年甚至更长时间。

阿拉斯加大学费尔班克斯分校的地理学家、上述评估报告负责人劳森·布里格姆（Lawson Brigham）说：“所谓北冰洋将成为巴拿马运河或苏伊士运河，这只是媒体炒作的一个概念。”不过， “可能有一个短暂的‘机会窗’，能在夏季实现穿越北极的航行”。

这些变化使科学家产生了紧迫感，需要尽快弄清楚有关北极的一系列问题（参见“北极研究的最重要问题”）。通常，研究者都得依靠破冰船破除海冰，才能进入北冰洋。但在一定程度上，由于缺少投资，美国和欧洲的破冰船常常供不应求。

即使是加强级冰船，也难以满足需求。美国马里兰大学的北极研究者杰奎琳·格雷迈耶（Jacqueline Grebmeier）说：“由于海冰消退和石油开发，产业界占用了很多加强级冰船，我们在楚科奇海和波弗特海的考察工作就停滞了。”格雷迈耶多次搭乘加拿大海岸警卫队“劳里埃爵士号”破冰船前往上述地区。

同时，加强级冰船没有那么坚固，不足以让科学家到达最想去的区域。德国阿尔弗雷德·韦格纳极地与海洋研究所的海洋地质学家莱斯特·莱伦布克-杰尼（Lester Lembke-Jene）说：“对于北极的气候、海洋学和生物学研究，很多过程都很关键，但它们并不会在夏天出现。如果你不进行全年观察，你对这些过程的了解就会非常、非常的偏颇与狭隘。”

由于船只短缺，研究者只能试图说服别人替自己做一些工作。一些商业船舶经营者为气候科学家收集数据；去年，美国政府重新发起了“科学冰活动”，军用潜艇为科学家收集水样，测定温度、盐度、营养成分、叶绿素和其他数据。研究者也开始使用自控水下和空中设施收集数据（见《科学的新眼睛》）。

阻碍与合作

各国在领土上的野心也可能终结已经处处受限的科学考察。从理论上讲，根据《联合国海洋法公约》主张主权的区域只适用于海床，并不授予一个国家对海床之上水域的拥有权。然而在实践中，这些主权主张可能阻碍科研工作。

美国新罕布什尔大学海洋地质学家拉里·梅尔（Larry Mayer）说：“如果一个拥有海岸线的国家想要、同时也有能力主张它在延伸大陆架的特殊利益，其他国家的科学家就必须提出申请，得到批准后才能勘探这些区域。”

梅尔说，这并非臆测，因为俄罗斯有阻碍其他国家科学家在其水域开展研究的先例。一些研究者说，他们在俄罗斯控制区域出航或收集设备的尝试都不能实现，在他们申请许可的时候，要么被拒绝，要么无人理睬。例如，2009年的“综合大洋钻探计划”就没有获得许可，无法在白令海俄罗斯部分进行钻探。

熟悉俄罗斯的一些科学家说，许可问题主要源于俄罗斯普遍的官僚主义，而不是政府蓄意阻挠。现就职于阿拉斯加大学费尔班克斯分校的俄罗斯北极研究者伊戈尔·波利亚科夫（Igor Polyakov）说：“在俄罗斯，苏联时代的‘惯性’实在太强大了。”他说，现在获得在俄罗斯水域的研究许可比过去容易得多。

其他人的说法则截然相反。美国北极研究委员会副主任谢丽尔·罗莎（Cheryl Rosa）说，研究者在俄罗斯仍然遇到许可、签证、基金税负、资料出境等问题。

尽管俄罗斯存在这些问题，但科学家认为，北极地区的合作从未如此紧密。最近的“国际极地年”（2007年3月～2009年3月）计划聚集了来自各国的科学家，在北极开展了从永久冻土到土著人的数十个项目。美国马萨诸塞大学的冰川地质学家朱莉·布里格姆-格雷特（Julie Brigham-Grette）说：“这些合作确实很有用，可能使科学合作更深入、更迅速。”

梅尔希望，北极理事会或其他一些机构达成协议，允许研究者继续进入北极地区。今年5月，北极理事会迈出了积极的一步，8个会员国同意共同在该地区开展搜索和救援活动，并通过北极理事会达成了第一个具有法律约束力的协议。

北极科学家们说，合作精神正在深刻改变他们的研究。埃肯说，在发布信息的速度和广度上，其他地方的同行可能根本没法和他们比。例如，通过把NSF北极观测网（Arctic Observing Network，一个基于陆地和海洋的大气监测工具系统）的数据上传到一个在线数据库，其他任何人就能立即获取来自浮标和其他观测设施的、近乎实时的数据。

上述进展部分得益于该地区的变化。科学家往往需要两三年时间处理和发布数据，但在北极，埃肯说，“这个周期赶不上快速变化的步伐”。

如果预测是正确的，那么科学家们必须加速工作以跟上不断变化的情况。今年7月，格雷迈耶在她最近一次“劳里埃爵士号”之旅中看到了北极地区的巨大变化。几年前，船舶航行到阿拉斯加巴罗附近，就会碰上厚厚的成年海冰。但今年，船员只看到了一点点海冰，甚至没有留下什么令人害怕的印象。她说：“我在甲板上工作的时候，有人大喊‘海冰’。我只是抬头看了看——它不值得我们费时间拍照。”

本文作者 丹尼尔·克雷西（Daniel Cressey）是《自然》杂志驻伦敦记者。理查德·蒙纳斯特尔斯基（Richard Monastersky）补充报道。