受困：研究人员将把他们的船冻在北冰洋冰层中一年

每年秋季，北极都会经历一场彻底的蜕变。当太阳最后一次沉入地平线以下——直到春天才会再次升起——冰冷的海景变得昏暗，气温骤降，海冰膨胀成坚固的堡垒，厚到任何破冰船都无法穿透。研究船只纷纷向南逃离，急于避免在这个可怕的季节被困住。但今年，科学家们——以及一些幸运的记者，包括我——将大胆地反其道而行之。

九月下旬，我们将从挪威特罗姆瑟启航，向东沿着西伯利亚，然后向北前往北极。我们的船长将驾驶我们进入一大片冰盖，并关闭船的引擎——注定让它冻结在原地，冰层迅速变厚。这艘船将在北冰洋的控制下被冰封整整一年。

这项名为 MOSAiC（北极气候多学科漂流观测站研究）的任务的目标是更好地了解为何世界顶端地区升温速度如此惊人——是较低纬度的两倍。“北极是全球变暖的中心，”德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所的气候科学家和 MOSAiC 协调员马库斯·雷克斯说。然而，研究人员并不完全理解其中的原因。这项耗资 1.5 亿美元的任务——首次对北极中部进行为期一年的研究——旨在改变这种状况。

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一些勇敢的冒险家曾尝试过这样的命运，但都失败了。1893 年，挪威探险家弗里乔夫·南森将他的船“前进号”固定在冰中，希望它能载他前往北极。但是，当他清楚地意识到自己永远无法到达北极时，他放弃了任务，滑雪数百英里到达陆地。尽管如此，“前进号”还是完整地穿过了北极冰盖，最终到达了开放的北大西洋。“如果你愿意的话，我们正在追随巨人的脚步，”科罗拉多大学博尔德分校和美国国家海洋和大气管理局的大气和海洋科学家马修·舒佩说，他十多年前构思了 MOSAiC 任务。

这次远征将是迄今为止历史上规模最大的一次。在任何时候，大约有 60 名科研人员将在研究破冰船“北极星号”上工作；他们将尽可能地通过海运或空运往返穿梭。总共有来自世界各地的约 300 人将在冰上进行研究。他们将观察北极系统的各个方面：漂移的冰、漂浮的雪、漩涡的海洋、和煦的大气、以它为家的生命以及这些属性相互作用的方式。

但首先，科学家们必须找到完美的冰盖。虽然很容易将北极冰盖想象成一个固定的厚冰块，但它实际上是由较小的冰盖组成的马赛克，它们互相推挤——互相推撞、互相滑到对方下面并破裂。导航员将寻找一块既年轻又坚固的冰盖。选择能够承载“北极星号”穿越北冰洋中心的合适冰层至关重要。

为了确定最佳起点，阿尔弗雷德·韦格纳研究所的气候科学家托马斯·克鲁彭仔细研究了 13 年的冰盖数据，发现研究人员需要在北纬 85 度左右和东经 130 度左右的冰盖中困住这艘船，目标日期是 10 月[见插图]。在一年多的时间里，冰盖应该会带着船只向北越过北极，然后向南到达格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛之间的开阔水域，距离起点大约 1,000 英里。至少，这是希望。路径可能会随着冰冷海洋的突发奇想而变化，将科学家们带向俄罗斯水域（他们需要特殊许可才能收集数据），带向加拿大海岸（那里的冰层又厚又老，科学价值较低），或者正北方（那里的医疗后送变得更加困难）。“我们必须能够在探险期间随时调整我们的计划，”雷克斯说。

实地考察

任务负责人认为潜在的回报非常值得冒险。“这是一个非常难得的机会，可以进行一个大型的跨学科实验，并且持续整整一年，”达特茅斯学院的工程学教授唐纳德·佩罗维奇说，他曾在北极中部进行过大量的实地考察，但都只是短期考察。“这样做的好处是可以观看整部电影。” 以前，科学家们主要在夏季对该地区进行短暂的观察。看到海冰的整个年度周期最终可能会让研究人员更好地理解迫使北极以如此惊人的速度变暖的动力，这一过程被称为北极放大效应。

这些动力学的一个例子是冰的量。当反射性冰融化并让位于开阔的海洋时，黑暗的海水会吸收更多的阳光，从而以恶性循环的方式更快地融化周围的冰，从而加速变暖。现在冰层变薄了，它在春季融化的时间更早，并使问题长期存在。然而，任何冰层厚度的测量都存在高度不确定性。卫星可以轻松绘制北冰洋海冰覆盖量的图表，2019 年 7 月，海冰覆盖量比平均水平低了惊人的 726,000 平方英里。然而，这幅图景只是二维的。为了收集三维数据，一些新的卫星配备了特殊的雷达，可以测量冰层厚度。但是，它们经常被冰上的积雪所迷惑，导致厚度误差高达 1.6 英尺。MOSAiC 的科学家们将能够在卫星飞越头顶的同时测量冰层厚度。通过比较这些数据，他们可以校准卫星测量结果，从而改进未来几年的估计。

其他共同加速变暖的循环，以及一些实际上减缓变暖的循环，肯定也在起作用。热量很可能从较低纬度输送上来。云层在冬季充当遮阳伞，遮挡阳光照射冰层，在夏季充当毯子，为冰层保暖，但科学家们正在研究这些效应是否在所有季节都相互平衡。微生物也同样附着在海冰上，在那里它们吸入和呼出温室气体，但科学家们不确定它们的范围或活动可能会发生怎样的变化。研究人员甚至不知道最小的生物体如何在隆冬时节生存。他们将研究所有这些因素以及更多因素。

一旦“北极星号”冻结在原地，研究人员将争分夺秒地在甲板上、船旁的冰面上以及距离船只 30 多英里的不同冰盖上安装一系列仪器——所有这些都要在极夜来临之前完成。但即使天空变得黑暗，他们仍将继续不停地监测船附近的仪器并进行进一步的实验。科学家们将释放氦气球来研究天气，钻入冰层采集样本，放飞无人机队以更好地了解大气，将网放入冰层和海洋中以阐明生态系统，用雷达扫描云层等等。

仅仅是将如此多的仪器和人员装载到一艘船上就将是一项挑战。“我们所有人将如何容纳在一起真是令人难以置信，”罗德岛大学的海洋学家布莱斯·卢斯说，他将在今年冬天晚些时候访问“北极星号”。“仍然在玩抢椅子的游戏。”

这些将公开发布的发现应该会为未来几年创造大量数据。科学家团队已经在热切期待结果，以便他们能够更新他们的气候模型，更好地预测我们不断变化的世界。一个目标将是北极放大效应。另一个目标将是极地涡旋，它从西向东围绕北极流动。相对温暖的北冰洋会削弱涡旋，使其向南膨胀，并将寒冷的空气带入北美和北欧——许多科学家是这样认为的。MOSAiC 最终将提供必要的观测数据，以填补气候模型中的空白，并更好地评估这种联系。

未知领域

这次航行将在许多方面充满挑战。船上的每个人都将受到网络限制（并且无法观看 Netflix！）。他们与世界其他地方唯一的物理联系将是计划每隔几个月抵达的船只和飞机，以补充食物和燃料，同时轮换乘客。在冬季，科学家们将不得不在黑暗中进行艰苦的实验，在几分钟内就会导致冻伤的低温下，并时刻注意北极熊——更不用说冰层中可能出现的裂缝。如果仪器损坏，将没有五金店。在夏季，研究人员将不得不应对炙热的阳光，阳光会灼伤他们的眼睛、鼻孔内部甚至口腔顶部。

难怪这项任务要求参与者身体健康。我将在船上待六个星期——足够长的时间来体验“北极星号”冻结在冰中并报道仪器的安装情况，但与许多科学家相比时间很短。尽管如此，我仍然不得不接受多次侵入性医学检查，在此期间，我的主治医生检查了我的血液检查、尿液样本、肺部和心脏，并广泛询问了我的病史。将在北极漂流度过整个冬季的科学家必须完成安全培训课程，其中包括学习如何爬上漂浮筏、穿着救生服跳入冰冷的水中以及扑灭船上的火灾。许多人选择参加枪支课程，学习如何保护自己免受北极熊的侵害，即使每天都会有武装警卫在天文台周围巡逻以防范这些熊。（我将在极夜开始后不久乘坐第二艘破冰船返回挪威。）

危险有很多，但最大的风险可能就是天气。在 1997 年早期的一个名为北冰洋表面热量预算的项目中，该项目发生在北极较低地区，研究破冰船上的科学家们忍受了可怕的暴风。一场暴风将冰盖撕裂成碎片。“人们乘坐划艇从一个地点到另一个地点，”佩罗维奇说。该地区很快又结冰了，但是当第二场暴风袭击时，先前分离的冰块挤压在一起形成冰脊，其中一个冰脊将一个装满雪地摩托的车库抬升到空中 12 英尺。大约 100 名科学家冲到冰面上抢救它，只有一辆雪地摩托报废。如果类似的暴风袭击 MOSAiC，研究人员将不得不尽最大努力保护仪器，并可能找到新的冰盖。

尽管如此，研究人员仍在不断前进——既是出于了解北极的迫切需要，也是出于冒险的乐趣。在开始报道我们的旅行之前，我将北极描绘成一片荒凉的荒原——一片会对我的心理造成严重损害的荒原。但是，当我问佩罗维奇 1997 年在破冰船上生活是什么感觉时，他以孩子般的欣快感回应，这减轻了我的担忧。“它本身就是一个仙境，”他说。“那里没有树木，但有冰脊。那里没有鲜花，但有各种你能想象到的蓝色融水池。那里没有狗或猫，但有北极熊和海豹。那只是一个非常丰富的环境。”