一项雄心勃勃、为期一年的北极科学考察的第一个阶段刚刚结束，科学家们表示，他们已经对迅速变化的北极——地球上变暖速度最快的地区——有了新的认识。
来自 MOSAiC 探险队（多学科漂流观测站北极气候研究的缩写）的首批研究人员在海上航行三个多月后，于元旦抵达挪威的特罗姆瑟港市。这次探险被誉为历史上规模最大的北极科学任务，于 9 月 20 日从同一地点出发，由一艘名为“北极星”号的德国破冰船领航。
“北极星”号仍然停留在北冰洋中部，现在由一个替换研究团队驻守。该任务的目标是花费一年时间密切观察北极气候系统的细微之处，包括海洋、海冰和大气层之间的相互作用。
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为了实现这个目标，“北极星”号允许自己冻结在北冰洋中部的海冰中，并将保持静止状态，随着冰层在世界之巅漂流。预计该船将于明年秋季在格陵兰岛以北的某个地方浮出水面，届时将积累一年的连续科学数据。
研究人员乐观地认为，这项任务将为不断变化的北极提供前所未有的视角，气候变化的影响正在以惊人的速度在那里展开。
近年来，该地区的气温急剧上升，海冰几十年来一直在稳步减少。如今，即使在最温暖的月份，北极中部的部分地区仍然全年冰冻——但科学家们担心，如果气温以目前的速度继续上升，该地区可能会在未来几十年内开始出现夏季无冰期。
科学家们已经开始将这些变化称为“新北极”——一个正受到人为气候变化强烈重塑的北极。
“新北极”中的科学
MOSAiC 的第一个阶段的大部分时间都花在了寻找合适的冰块上，以便让船只停靠并用作主要研究基地。这个地点必须足够大且足够稳定，以支持研究人员希望在冰面上安装的所有科学设备。
选择合适的冰块面临挑战，因为该地区的冰层被证明比任务组织者预期的要薄且不稳定。尽管如此，科学家们最终还是找到了合适的地点，并在 10 月中旬开始冻结并建立营地的过程。
然而，接下来的几个月并非没有挑战——参与者表示，其中许多挑战都说明了不断变化的北极的性质。
美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 和科罗拉多大学的研究员、MOSAiC 探险队的联合协调员马特·舒佩说，在 10 月份停靠在选定的冰块后不久，冰层开始移动。一夜之间形成了深深的裂缝和巨大的冰脊，冰块的部分开始移动。
他指出，冰块“看起来与船只刚到达时不一样了”。
其他参与者证实，在接下来的几个月中，此类事件反复发生。
变形的冰层给研究营地的某些部分带来了问题，迫使科学家们重新安置设备。但对于一些研究人员来说，这是一个绝佳的科学机会。
“对我来说，那是一段美好的时光，”海冰专家、芬兰气象研究所海洋研究主管亚里·哈帕拉说。“我的研究重点是海冰变形、破裂等等。”
哈帕拉说，在他于“北极星”号上度过的几个月里，他收集了宝贵的数据——他希望这些信息能够阐明北极海冰可能如何应对持续变暖。
“冰层变形的程度远超我们预期，而且新的裂缝一直在持续不断地出现，”他告诉 E&E 新闻。“因此，这更像是新北极的迹象。当冰层变薄时，它会经历更多的变形。它不再像过去那样是一个稳定的环境了。”
“多年来我们已经看到北极的冰层更具活力，但现在我们真正获得了关于它有多么活跃的数据，”他补充道。
他的研究并不是唯一收集重要数据的研究。例如，舒佩的研究重点是云层如何影响北极气候，包括它们可能如何加速或减缓未来的变暖。
他说，他的团队已经观察到云层和冰层之间热量传递中存在的“奇妙关系”。
他指出：“冰层与我们预期的不同，它更薄，而且骨架结构也不同。” “因此，看看能量通过冰层的传递方式是否与我们过去看到的略有不同，这很有趣。”
许多科学家也对北极空气中微小颗粒或气溶胶的行为感兴趣，这些气溶胶可能会影响云层的形成。目前，关于北极气溶胶的来源以及它们在大气中的行为仍存在不确定性。
研究表明，至少其中一些颗粒物起源于海洋，最终被卷入空气中。随着北极海冰持续融化——将更多海洋表面暴露于大气中——一些科学家认为，可能有更多的气溶胶最终进入空气并改变该地区的云层。
舒佩指出，由于船只周围动态海冰中出现如此多的裂缝，MOSAiC 研究人员能够观察到其中一些气溶胶排放物从海洋中冒出来。
“这些数据对于我们理解影响该地区云层的气溶胶来自哪里非常重要，”他说。
这项任务的挑战也突显了在不断变化的北极地区开展科学研究的一些更广泛的真相。例如，MOSAiC 非常规设计的一些方面——在海冰中冻结一年或在冰面上建立复杂的科考站——未来可能无法再次实现。
冰层正在快速变薄。
“我们不能将过去使用的技术用于未来，”舒佩说。“我们将不得不调整我们观察北极的方式。”
在世界之巅孤身一人
任务第一阶段的参与者目睹了北极最引人注目的年度过渡之一：极夜的开始。
到 10 月中旬，太阳已经落山过冬——直到春天才会再次在地平线上出现。在随后的几周里，光线越来越暗。到现在，该地区基本上一直处于黑暗之中。
在第一阶段的最初几周，“北极星”号由另一艘支援船——俄罗斯研究船“学院院士费多罗夫”号陪同。然而，在极夜开始后不久，“学院院士费多罗夫”号离开了北极中部，留下“北极星”号独自冻结在冰层中。
在下一艘支援船到达以更换第二阶段的人员之前，还需要几个月的时间。
“这真是一次奇妙的经历，一次有趣的经历，被隔离，”哈帕拉说。
他补充说，尽管在建立研究营地时面临挑战和压力，但科学家小组相处融洽，没有发生重大冲突。
事实上，舒佩说，几乎没有时间进行反思或沉浸在黑暗中。
“我以为我们会有一点我称之为‘空闲时间’——可以稍微放松一下的时间，”他说。“实际上根本没有时间放松。在我们在那里的整个时间里，每天都像是一场工作攻势。”
对于大多数科学家来说，第一阶段的结束是几个月来第一次有机会喘口气，享受他们辛勤工作的成果。数据现在正在源源不断地涌入，下一批参与者已经接管了漂流的“北极星”号上的操作。
“这种信任并放手让它自行发展的过程……让我有点紧张，”舒佩承认。“但最近几周，我从现场收到的最新消息来看，情况似乎进展顺利。我认为在那里的人们会出色地完成工作，保持 MOSAiC 的顺利进行。”
但对于其他人来说，一个阶段还不够。
达特茅斯学院的硕士生伊恩·拉斐尔在“北极星”号上时，决定继续参加任务的第二阶段。他通过 WhatsApp 消息从船上告诉 E&E 新闻，这部分是一个实际的选择。他说，他参与的研究项目没有任何科学家报名参加第二阶段，留下来感觉像是“我们工作连续性的绝佳机会”。
在剩下的极地冬季，拉斐尔将继续监测海冰及其周围环境之间的能量通量，并观察积雪如何影响冰的生长。
但他承认，还有另一个原因。
“就个人而言，我无法想象这么快就离开这个地方，”他说。“冰、光线和人都每天都在变化，我想尽可能多地看到这种演变。这里真的感觉像家一样。”
经 E&E News 许可，转载自 Climatewire。E&E 在www.eenews.net提供每日重要的能源和环境新闻报道。