冰冻圈科学家：一次拔掉10颗牙，徒步穿越南极大陆

文｜彭德倩

“有冰的地方，就是我的实验室。”作为中国唯一曾徒步横穿南极大陆，70 岁时仍深入青藏高原、格陵兰冰盖考察的科学家，秦大河说：“我经历的极地和雪山考察中，有过生死之间的时刻，但我始终相信，地球科学工作者的探索人生，就该保持谨慎小心，但仍要永远前进。”

2022年夏季，全球多地“高烧”，极端天气频发。地球究竟怎么了？为此，记者专访了在气候变化及可持续发展研究领域深耕多年的秦大河院士。

秦大河，中国科学院院士、发展中国家科学院院士、亚洲地理学会主席、世界地理大会主席、华东师范大学世界地理与地缘战略研究中心主任，曾作为中国代表，完成人类史上首次徒步横穿南极大陆科学探险活动。秦大河长期从事冰川和极地研究，创建了国际上第一个以“冰冻圈科学”命名的研究机构，是世界上唯一全部拥有南极地表1 米以下冰雪标本的科学家，是领导中国青年科学家造出“冰状雪”的第一人。曾参与联合国政府间气候变化专门委员会评估报告的编写工作，获得环境领域全球最高奖项“沃尔沃环境奖”。

未来20年，全球温升预计将达到或超过1.5℃，极端天气将更加频繁、更加强烈

记者

近年来，极端天气越来越频繁。尤其是2022年夏季，许多国家和地区的最高气温纪录不断被打破。作为长期关注气候变化的科学家，您怎么看？

秦大河

其实，近年来频率增高的极端天气不仅仅是高温，风暴潮、干旱、洪水等也在加剧。我认为，到21世纪末，这些情况将更加频繁、更加强烈。这将加大经济社会压力，跨行业、跨区域的复合型气候变化风险将增多，且更加难以管理。

根据气象记录，20世纪初以来，全球地表平均温度不断上升。20世纪50年代开始，上升的速度明显加快，冰冻圈退缩，海平面上升，自然灾害发生的频率和强度越来越高。20世纪80年代开始，变暖进一步加剧，其中北半球中高纬地区尤为显著。

2014年，联合国政府间气候变化专门委员会发布的第五次评估报告指出，从1901—2012年，全球地表平均温度升高了约0.89℃。2021年，该委员会发布的第六次报告指出，2011—2020年，全球地表温度相比工业化前上升了1.09℃，从未来20年的平均温度变化预估来看，全球温升预计将达到或超过1.5℃。在未来几十年里，所有地区的气候变化都将加剧。除非立即、迅速和大规模地减少温室气体排放，否则将升温限制在接近1.5℃或甚至是2℃这一目标，都将难以实现。

记者

升温1.5℃或2℃意味着什么？

秦大河

地表平均温度每升高1℃，空气中的水汽含量约增加7%。从概率上讲，降雨量会增加，降水区域也会变化，此外，还会导致台风强度加大。事实上，气候变化不仅仅是温度的问题，它正在给不同地区带来多种不同的组合性变化，而这些变化都将随着进一步升温而增加，包括干湿的变化，风、冰雪的变化，沿海地区变化和海洋的变化。

全球升温1.5℃时，热浪将增加，暖季将延长，而冷季将缩短；全球升温2℃时，极端高温将更频繁地冲击农业生产和人体健康的临界耐受阈值。气候变化正在加剧水循环，这会带来更强的降雨和洪水，但在许多地区则意味着更严重的干旱。整个21世纪，沿海地区的海平面将持续上升，这将导致低洼地区发生更频繁和更严重的沿海洪水，并将导致海岸受到侵蚀。以前百年一遇的极端海平面事件，到21世纪末可能每年都会发生。

另外一个值得关注的现象是：在一些地方，热浪和干旱事件的发生时间很接近，甚至是同时发生。一个地区在两次极端天气事件之间几乎没有恢复的时间，这构成了一种特殊的风险。

记者

您是做冰冻圈研究的，气候变化是否也能从冰冻圈变化中窥见？

秦大河

有句话叫“气候变化冰先知”。1979年以来，北极海冰范围显著缩小。20世纪70年代，北冰洋9月海冰的范围是1000万～1200万平方千米。根据国际雪冰资料中心的最新数据，北冰洋9月海冰范围已经缩减到400平方千米左右。海冰范围减少，会大大影响欧洲、美洲和亚洲的天气和气候。无论是冬季寒潮，还是夏季强降水等灾害，可能都与此有关。

同样，北冰洋海冰的冰量（体积）也在不断减小。北冰洋海冰冰量每年9月份最小，3月份最大。2017年9月，冰量减少到约4000立方千米，而1979年9月为16 000立方千米，38年间海冰冰量减少了75%。从这一系列数据中，不难看出当前气候变化的严峻态势。

记者

人类应该怎样应对如此严峻的挑战？我们能否减缓甚至改变气候变化的步伐？

秦大河

人类的行动有可能决定未来的气候走向。有证据显示，虽然其他温室气体和空气污染物也能影响气候，但二氧化碳仍然是气候变化的主要驱动因素。稳定气候需要大力、快速和持续地减少温室气体排放。这样做难度很大，需要全世界共同努力才有希望。

自从选定干冰川这一行，认定了就得爬山，就得风餐露宿，就得在空气稀薄的高原上生活

记者

您在地理气候及冰川冻土领域都有很深造诣，但很少有人知道，您还是“中国第一个徒步横穿南极大陆的人”“世界上唯一拥有南极地表1 米以下连续采集到的冰雪标本的科学家”。能回忆一下那次惊心动魄的南极探险吗？

秦大河

那是1989年，我参与了一支由6名不同国籍科学家和探险家组成的科考探险队，踩着滑雪板，走了220个昼夜，行进5896公里，完成了人类历史上首次不借助机械手段徒步横穿南极大陆的科学探险活动。

那年我42岁，好多记忆都模糊了。现在提到这件事，第一印象是1990年1月12日抵达南极点那天，全队站在南极点标志物前合影。当时我手举五星红旗，冰天雪地里，红色的旗帜特别鲜艳、特别漂亮。我也特别激动，因为此时此刻，我代表中国。

记者

那是您第一次踏上南极吗？

秦大河

不是，此前我已经去过南极两次。南极是冰川学家的圣地，对一位冰川学工作者而言，南极是科学研究最理想的地方。因为那里有地球上现存的最大冰盖——南极冰盖，世界上86%的冰川冰集中在那里，那里有无限的吸引力和感召力。

虽然我已经去过南极两次，但那一次的困难程度与之前不可同日而语。

出征前，先要处理牙齿。南极内陆没有医疗条件，徒步过程中一旦牙齿出问题吃不下东西，生命就会受到威胁。美国医生建议我拔掉所有有“嫌疑”的牙齿。为了那次南极之行，我一次就被拔掉了10颗牙。由于种种原因，我错过了出征前的强化集训。出发时还不会滑雪，只能跟在队伍后面跑步前进，这比起在陆地上跑步不知要难多少倍。数不清摔了多少个跟头后，我终于能全天滑雪了。

记者

在徒步探险的同时，您还肩负着重要的采样工作。

秦大河

是的。南极冰盖上的降雪不会融化，年复一年，在低温和重力作用下，雪的密度逐渐增加，最后形成冰川冰。来自大气乃至外太空的物质都会沉降到冰盖表面的雪上。因此，采集雪坑和表层雪样进行分析，可获得地球气候环境变化的许多定量的信息，对冰川学和地球环境气候变化研究有重要意义。

每到宿营地，按“国际分工”，我要参与喂狗、支帐篷、烧水做饭，忙完之后，才能提起铁锹去外面采集雪样，每隔55公里，就地挖掘一个1米深的雪坑，观察记录雪层剖面，采集雪样。当时，我挖不动就用斧子砍，几个月下来，3把铁锨都挖坏了。在近6000公里的风雪途中，我共采到800多个珍贵的雪样，特别是采集到了南极洲“不可接近地区”内的珍贵雪冰样品。

当时，同队的另一位外国科学家担负南极臭氧层的观察科测任务，需要使用精密仪器。在逼近极点前夕，队伍连遇风暴，为了生命安全，必须轻装减荷，他的科考设备不得不被忍痛割爱。相比之下，我能用铁锹一直干下去，真是幸运不少。

我共采集了800多个雪样，装在事先净化好的塑料盒内，确保始终处于冰冻状态，最后打包成1.5米见方的盒子。科考任务完成后，这个盒子先由飞机运送到法国实验室，再完好地送回中国北京，最终送达中国科学院兰州冰川冻土研究所。还记得接机时，大箱子包得严严实实，干冰层、保温箱、防撞棉……里三层外三层，不知道的人还以为里面是个大电视机，其实是我国未来研究所需的大宝贝啊。

这套南极冰盖表层1米雪坑雪冰样的研究，丰富了南极冰川与气候环境研究的内容，有很重要的科学意义。直到今天，依然有它的价值。

记者

在您后来出版的《南极日记》序言中，您这样描写那时的情形：“那暴风雪肆虐的莽莽南荒，弯腰呻吟的帐篷，顶风蹒跚前进的考察队员和拉橇的狗队……”在220 个艰苦的日夜里，是什么在支撑着您？

秦大河

低温、暴风雪、食物短缺、艰难行进、枯燥的劳动，筋疲力尽还要走出帐篷去“加班”采样……这些确实都需要很大毅力。我一直在提醒自己，徒步横穿南极，这是千载难逢的机会，机不可失，时不再来，绝不能有一刻偷懒，否则就会失去很多珍贵资料。我每天都紧绷脑中的这根弦，决不松懈。因为我知道哪怕只松一次，就会像多米诺骨牌一样，全方位溃败。

我是一个地球科学工作者。自从我选定干冰川这一行，认定了就得爬山，就得风餐露宿，就得在空气稀薄的高原上生活。只有在艰苦条件下，人们才能更好地认识自我，事业的乐趣也蕴藏在这艰苦奋斗之中。这是我的职业，是应该做的。

记者

这是一个高风险的职业。

秦大河

要论风险，人待在家里也可能有风险。学界前辈曾跟我说，上冰川工作时，只要穿戴好冰爪，几个人用安全绳索连接起来，你会百分之百安全。如果不按规定行动，就会百分之百不安全。有位曾和我共事的海外同行，几年前在格陵兰冰盖工作时，因为没系安全绳，就遭遇了意外。我经历的极地和高山考察中，也有过生死之间的时刻，但我始终相信，地球科学工作者的探索人生，就该保持谨慎小心，但仍要永远前进。

冰天雪地也是金山银山，冰冻圈关系到西部大开发战略实施和国家重大工程建设的安全

记者

您一辈子与冰雪结缘，率先在国际上提出冰冻圈科学概念，并创建了首个以冰冻圈科学命名的国家重点实验室。冰冻圈科学究竟是一门怎样的科学？

秦大河

冰冻圈是指地表水体以固态形式存在的那一部分，是一个连续分布的低温圈层。冰冻圈科学研究冰冻圈各组成要素的特性、形成机理、发育过程等，以及与其他圈层的相互作用和对人类社会的影响。冰冻圈对气候变化高度敏感且有重要的反馈作用，与大气圈、水圈、岩石圈（陆地表层）、生物圈一起，组成了地球气候系统。

目前，在全球变暖、冰冻圈退缩的背景下，冰冻圈科学受到前所未有的重视，已成为国际气候系统及全球变化研究中最活跃的领域之一，也是当前全球变化和可持续发展研究领域关注的热点。21世纪初期启动的世界气候研究新的核心计划——气候与冰冻圈计划，我国是这一科学计划的发起国之一。将冰冻圈视为一个整体，通过多学科交叉、新技术应用、重大计划推动，开展全球尺度的系统性、集成性研究已成为国际趋势。

记者

这一领域目前最热点、最前沿的方向是什么？

秦大河

冰冻圈变化是气候变化的敏感指示器。储存于冰冻圈内的气候环境信息十分丰富。积雪、河湖海冰、冰川与极地冰盖的范围与冰量变化、冰层内物理化学生物等浓度、冰缘地貌、泥炭沉积、地下冰、钻孔温度等，均能反映不同时间尺度上的地球环境气候变化。尤其是冰芯，能为全球变化研究提供丰富、高分辨率的气候环境记录，因而成为各国科学家“争抢”的研究对象。

“欧洲南极冰芯钻探项目”科考小组，1995年就开始在南极冰盖冰穹C钻取冰芯，所获冰芯可以重现80万年来南极洲温度变化和大气组成成分变化，为气候变化科学做出贡献。我国科学家在冰芯钻探方面也取得了令人瞩目的进展——2006年3月25日，中国第21次南极考察队凯旋。此次考察的最大收获之一是在南极冰盖最高点冰穹A上，成功钻取了长达135米的冰芯。

另外，我想强调的是，冰冻圈科学不仅研究自然属性，也非常关注与人类社会经济的关系，是自然科学与社会科学的交叉。

记者

目前我国境内的冰冻圈大致处于什么样的状态？

秦大河

我国冰冻圈分布广泛，不仅有重要的气候效应，还是干旱区和绿洲经济发展以及保障干旱区生态系统稳定的重要水源，关系到西部大开发战略实施和国家重大工程建设的安全。中国冰冻圈还是亚洲大江大河的源头区域，直接滋润着流域内27亿人口。

我们刚刚完成了《中国冰冻圈服务功能形成过程及其综合区划研究》这一国家自然科学基金重大项目。冰天雪地也是金山银山。我们重点研究了中国冰冻圈过程与水资源、生态、人文服务功能及其冻土积雪工程服役性之间的机理及其未来演变趋势，建立了冰冻圈服务功能研究的理论方法体系及其综合服务功能评估体系，希望占领冰冻圈科学理论的国际制高点，制订中国冰冻圈综合服务功能区划方案，最终为国家和地方的发展战略决策服务。

今年我75 岁了，还在为12 岁时的梦想努力着。衷心欢迎更多青年加入队伍，我们一起奋斗

记者

2013年，您获得环境领域全球最高奖项“沃尔沃环境奖”。作为第一位获奖的中国人，当时感受如何？

秦大河

我还记得自己当时的获奖感言——科学研究使我有机会踏上南极冰盖、青藏高原喜马拉雅山的冰川，资源环境和气象工作使我关注保护气候、保护环境和可持续发展，能够获奖，深感荣幸。气候变化应对和环境保护是一项神圣而艰苦的工作，单枪匹马难以取胜，长期团结合作是成功之路，这一事业需要一批志同道合者长期共同奋斗。

记者

回溯您的工作经历，您不仅曾经是科考队队员、研究员，在高校任教任职，还曾担任中国气象局局长，主持中国气候与环境演变评估。多重身份给您带来怎样的体悟？

秦大河

我想，这些身份是相辅相成的。决策离不开科学依据和专业素养，也加深了我对科学的渴望。而研究生导师这一岗位，也让我有更多机会与青年研究者接触，与他们的思想碰撞出火花。

记者

北京冬奥会前，您组织团队在北京、张家口进行雪场雪质和气象观测。据说其中就有许多年轻的参与者？

秦大河

是的，由于天然雪的雪量、雪质难以控制，滑雪赛道不得不采用人工造雪的方式来搭建。知道要举办冬奥会后，我就在想，大陆性季风气候背景下的北京可能缺雪，必须提前准备人工造雪。我们组织了一批青年科学家，在雪场开展雪质观测研究，按照国际奥委会标准，成功建设了户外滑雪赛道；同时进行人工造雪和储雪实验，保证了赛事顺利进行，实现北京冬奥会的用雪自由。为此，我们的年轻人冬天扎根河北、东北，夏天上青藏高原，在理论上和应用上都做出了很好的成绩。虽然相关数据不能写进论文发表，有点遗憾，但他们已经把论文写在了冬奥会的冰雪赛道上，我非常钦佩。

记者

不久前，您还寄语青年同行，地理研究中要有“世界眼光”和“战略思维”。为何特别强调这两点？

秦大河

完整来说，我想表达的有16个字——世界眼光，战略思维，家国情怀，反哺社会。地理学研究本身就是一项全球性的工作，不仅仅是一条小河流、一个小山包。应该在更高的视角下，追寻世界范围内最前沿的领域、最尖端的技术和最高的研究水平。

战略思维，指的是要把研究与中华民族、与全人类联系起来。而家国情怀，则定位于研究为地球家园服务，为国家服务。希望更多青年地理科学工作者，以远大的抱负、深邃的思考、高超的战略战术以及乐于奉献的精神，来回报社会。

记者

从您自身经历来看，搞地理研究并不容易。现在的年轻人吃得了这份苦吗？

秦大河

就我个人而言，生命中好像与地理、与冰川早早结缘。我父亲因为工作，曾辗转于多地从事教学和科研。家里兄弟姐妹的名字，都带上了明显的地理色彩。我出生在黄河之滨，就叫大河。早在小学六年级时，我就在作文中写过这样一段话：“我要让我的脚印，印遍地球上的任何角落。”今年我75岁了，还在为12岁时的梦想努力着。

对冰冻圈科学的人才队伍，我确实有些担忧。因为这个方向的“大本营”在中国科学院兰州冰川冻土研究所，一些人读完研究生，就离开了。我认为，不是这个学科留不住人，让他们望而却步的是西部地区发展相对落后这个大环境。但其实越是这样，越是需要更多人才，才能形成良性循环。

希望社会各方对西部的科学工作给予更多关怀，也希望有志的年轻人看到，全球变暖、极端气候频现，整个冰冻圈处于“危机状态”。这正是许多科研领域亟待填补大空白、即将出现大发现的时刻。我衷心欢迎更多青年加入队伍，前途光明，我们一起奋斗！

本文内容来自《解放日报》2022年8月5日