程晓在南极: 讲述冰雪世界的激情岁月
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今年3月，北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院院长程晓教授作为中智联合南极半岛考察队领队，刚刚回到北京，便应我们的邀请，作客知社大讲堂，为大家作了一次精彩的演讲。作为2015中国地质科学新锐人物，他会带来怎样的丰富资料和动人故事呢？
程晓教授谦虚地称自己为“土博士”，他本科毕业于武汉测绘科技大学测绘学院 (已并入武汉大学)。曾师从鄂栋臣教授、“布鞋院士”李小文以及前科技部部长徐冠华院士，2004年于中国科学院遥感应用研究所获得博士学位。从1999年底至今，共四次远赴南极，两次深入北极进行较长时间的考察。
可能大家最关心的是：如何去长城站？对于无缘登上雪龙号的我们来说，如果从北京出发，需要在飞机上辗转42个小时。途经法国巴黎、智利圣地亚哥、世界最南端的城市蓬塔阿雷纳斯，最后才能抵达南极。现在，南极的旅游业日渐火热，甚至在长城站边上还有南极马拉松比赛，不过报名费就高达1万美元。作为驻扎在长城站的科考人员，大概每三天就要接待一次来自国内的游客。
不过，一般人可能不方便来这样一次说走就走的极地旅行，那不妨来欣赏一下程教授亲自拍摄的画面，看看可爱的南极企鹅。
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=u0300ba6m56&width=500&height=375&auto=0程教授提供
南极是被海洋所环绕的一片白色大陆，陆地总面积约1400万平方公里，占地球陆地面积的1／10，大于中国与印度面积之和，等于一个半美国的面积。我国目前在南极半岛建有长城站，在东南极建有中山站、泰山站以及冰穹A附近的昆仑站。其中长城站与中山站之间的直线距离达到4800公里。目前，我国正计划在罗斯海区域筹建第五个科考站——维多利亚地。
南极洲平均海拔高达2350米，为世界最高。据推测，南极冰盖之下存在着全球最大的一条大峡谷，不过还需要更多数据的确认。全世界冰雪总量的90%都在南极洲上，如果南极冰盖全部融化，全球海平面将上升近60米，这已经超过了北京的海拔。
1984年11月20日，中国南极考察队首次登上南极半岛，并于次年2月20日建成长城站。在今年刚刚完成的南极考察中，程晓的学生张媛媛利用无人机对长城站进行了航拍。她是北京师范大学派出的第一位女科考队员，也成为了国际上第一位在极地进行无人机作业的女性科学工作者。
张媛媛利用无人机拍摄的长城站
极地的自然环境虽然艰苦，但也为科考队员们带来了独有的福利。让我们再看看美妙的午夜太阳和绚丽的南极极光。
一直以来，各国科考站多位于南极大陆的外围。随着世界对南极考察要求的提高，国际上提出了ITASE计划 (国际横穿南极计划)。不过单靠一国之力难以实现，于是各国分配了各自区域。中国负责从中山站到南极冰盖最高点 (冰穹A) 这条断面，中间路过泰山站和格罗夫山。对于中国南极科考队来说，这1300公里的冰雪之路，需要近20天时间才能抵达。
中国南极考察队首次成功登顶冰穹A
2005年1月，由李院生带领的中国第21次南极考察队冰盖队成功登顶冰穹A。2008年1月，中国第24次南极考察队冰盖队二次登顶冰穹A并做了精密立体测绘。2009年1月，我国纬度最高的南极考察站昆仑站建成，位于冰盖最高点冰穹A西南方向约7.3公里。
昆仑站
目前，我国正在筹备建立第五个南极科考站，选址于维多利亚地难言岛，用一句美丽的话来说，那是维多利亚地上的“一片叶子”。让我们来看看那里的庐山真面目。
作为我国目前唯一一艘极地破冰船，雪龙号肩负着重要的责任。全船长167米，宽22.6米，排水量2万吨左右，最高航速17.9节/小时左右，能以每小时3公里航速冲破1.1米厚的冰层。船体1-6层可以安排队员住宿，顶层为驾驶台。让我们来欣赏一段雪龙破冰的精彩画面。
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2008年1月12日，我国第24次南极科学考察17名内陆冰盖考察队员经过长达21天、1286公里的艰难跋涉，成功登上了南极内陆冰盖最高点----海拔4093米的冰穹A。然而就在那之后的几天，程晓教授亲身经历了一次性命攸关的南极救援。
14日上午，PB240雪地车单独外出，按计划沿途执行三维地形测绘、地下冰层探测等多种科考任务。但在行进到距离大本营约100公里处，车辆电瓶电压迅速降低，勉强维持了两个多小时后，车辆电力系统彻底瘫痪，5名科考队员被困。
15日清晨7点，临时大本营接到求救电话。要知道，几名队员正身处南纬81度地带，目前到过这个区域的人全世界大概不会超过20个。即使在白天，南极冰盖上的温度也要零下三、四十度。雪地车失去动力，意味着接下来的每一分每一秒，队员们都在忍受严寒的威胁。这是生命与时间的赛跑，刻不容缓。
徐霞兴和金波、曹建西交待大本营注意事项
7点30分，救援方案制定完毕，开始物资准备和集结，派出1台PB300和2台卡特。
9点23分，大本营由6名队员组成的营救车队出发，另6名队员留守。程教授身负导航通讯及驾驶任务，前往救援。
区区100公里征程，对于营救队员来说却困难重重。营救路线是全新的，他们手中也没有可用的GPS；南极冰盖区域积雪很厚很软，几台车辆很容易陷入雪中，前车刚把后车拉出，自己却又陷了进去；松软的雪很容易飞扬到空中，堵塞并冻住车辆进气管，导致动力丧失；一路上，营救队拖着自己要用的油桶，深深潜行，气氛凝重……
卡特车拖着油桶前行
当天18点30分，经过近10小时的跋涉，营救车队与被困人员成功汇合！
看到前来营救的队友，受困队员激动不已
相信在那一刻，队友的拥抱，手中的热水，对受困的5名队员来说已经是最大的幸福。安顿了队友后，救援人员三车协力，将失去动力的PB240吊到雪橇上，以拖回大本营。尽管疲惫，但科考队员不忘使命，选择了原定科考路线返回大本营，完成了预定工作任务。
相信每个人读到这里都有这样的感觉，我们的南极科考队真正是一支技术可靠、心理过硬的精锐之师。
也许有人觉得到南极考察是件很浪漫的事，其实并非完全如此，危险可以说是家常便饭，时刻伴随着科考队员。2013年底，雪龙号在为中山站进行物资补给后，前往长城站。途中巧遇俄罗斯极地考察船“绍卡利斯基院士号”受困于浮冰，当即决定前往救援。在随后的几天内，天气条件瞬息万变，雪龙号在接近受困船只的同时，自身也处于险境。
2014年1月2日，天气转好，雪龙号上的科考队员及时利用直升机将俄罗斯船只上52名乘客运往外部清水区的澳大利亚“南极光”号。然而，雪龙号自己却仍牢牢地困在海冰之中。
雪龙号科考队用直升机转运俄罗斯受困乘客
之后，该区域天气情况出现了一个“空窗期”。1月7日，由于强风等因素，海面冰体出现松动和裂解，我国科学家对卫星图像进行分析，果断决定调转船头，突破海冰薄弱区，最终成功脱险。
据说，当时世界最强的破冰船美国“北极星”号已从悉尼出发，赶赴南极支援，不过在其到场以前，俄罗斯船只和雪龙号已经顺利回到清水区。
此次多国救援受到了全世界人民的关注，我国科考队也充分表现出了大国的责任与担当。
也许大家对灾难片《后天》中的可怕场面记忆犹新，但目前主流观点认为南极冰盖的变化机制存在很大的不确定性，对于未来海平面变化的趋势预测也存在相当大的不确定性。IPCC第四次评估报告 (AR4, 2007) 认为，一些重要的物理过程 (冰架崩解、消融) 在冰盖模型中不能被很好地模拟；IPCC第五次评估报告 (AR5, 2013) 则指出，由于科学认识的水平不够，目前对于观测到的南极冰盖冰量损耗的归因为低信度。
2014年，国际南极研究科学委员会 (SCAR) 征集全球科学家意见，将南极科学的研究前沿归为六大领域：1) 南极大气和南大洋的全球影响力；2) 南极冰盖如何、在哪里和为什么出现物质损失；3) 揭示南极洲的历史；4) 了解南极生命是如何进化和幸存的； 5) 空间和宇宙观测；6) 识别和减轻人类活动的影响。
就近几十年来看，首先已经形成共识的问题是：在全球变暖背景下，强烈的海洋环流导致冰架底部的融水增加。而从观测数据看，北极海冰在逐年减少，南极海冰则在以每十年2%的速率增加。实际上，全球变暖并非会直接导致海冰消融、海平面上升等问题。正如人体一样，地球也是一个可自我调节的有机系统，其中涉及到各个层面的正反馈和负反馈问题。目前北极海冰减少的机制已比较明确，而南极海冰的显著增长则尚没有清晰的解释。
我国的科研人员在南极大陆已经取得了不小的成就，不过与世界发达国家相比还存在一定差距。这需要每名科研人员，以至整个国家的不懈努力。目前，程晓教授团队的工作主要集中在两方面：一个课题是尝试用无人机对北极冰川进行测绘，另一个项目参与设计了立方体卫星，其载有相机，专门用于极地观测。
2015年9月的北极测绘成果
本文图片影像资料由程晓提供，特别致谢
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