中國的極地科技：現狀與發展芻議

【摘要】 根據我國極地考察和研究現狀，極地考察面臨新的機遇和挑戰，要審時度勢，確定我國在南北極的不同戰略目標與國家需求；要從保障極地安全與發展、維護國家極地權益出發，研究制定極地考察的中長期科技發展規劃。本文提出了實現這些目標和規劃的建議，比如，要重視在科學領域中的國際合作，積極參與極地事務治理，正確地表述中國的極地立場和觀點；建設一支相對穩定的極地科研隊伍和有長遠戰略目標的極地科研項目，并保證經費來源的穩定性，等等。

【關鍵詞】極地 科技 發展

【中圖分類號】P941.6 【文獻標識碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2017.11.002

從1984年至今，中國已經開展了33次南極科考，進行了7次北極科考和多次北冰洋島嶼考察。中國極地事業在極地考察、科學研究、組織管理、后勤保障和國際合作與交流等方面都取得了顯著成就，部分研究成果走在了世界前列。不過，從極地科學考察與整體研究的水平來看，我國與國際的差距也是明顯的；從擁有的極地科考站數量和年度科考人員數量來評估，我國可以稱為極地大國；但是從極地科研和治理等方面的貢獻來看，我國還不是極地強國。綜合多個指標的國際排名，在參與極地國際治理的國家中，我國大致在第二梯隊的中間，列第11位前后。近幾年來我國極地科學家在論文發表等方面有快速上升的勢頭，但中國仍然是一個極地考察的發展中國家。從滿足國家需求來考慮，我國在南極和北極的國家利益是什么？長遠的戰略目標是什么？不同的階段能達到什么目標？這些問題直接與國家極地科技政策的制定有關，與極地科學家的科學研究方向和科學目標有關，是需要在不同層面上繼續深入研究和討論的問題。

面對新的機遇和挑戰，結合我國的極地考察和研究現狀，我們要從保障極地環境與安全出發，為保護與和平利用南北極作出貢獻，研究制定極地考察的中長期科技發展規劃，擬定為實現這些目標和規劃而需要采取的措施。

極地科技發展面臨的挑戰與機遇

科學技術的進步與氣候環境變化使得人類探索極地的興趣和熱情與日俱增。在國家層面上，美國、俄羅斯、德國、英國和澳大利亞等主要極地考察國家都無所顧忌地對南極或北極提出了較為明確的極地戰略，并以國家立法的形式確定了相關的配套措施和行動計劃。2009年《美國新北極戰略》要求美國加強在北極地區的存在感，維護其在北極的航行與飛行安全。2013年美國政府推出《美國北極戰略》確定美國為北極國家，同時規定了在北極地區的三個行動方向：維護美國的國家安全，有效支配北極地區資源及鞏固圍繞北極的國際合作。加拿大政府也對北極的戰略地位極其重視，2009年推出了具有重要的政治、經濟和國防戰略意義的“加拿大北方戰略”，稱其為國家戰略的一部分，該國政府總理也多次考察加拿大北極地區，以實際行動宣示對北極的領土主權要求。2008年俄羅斯政府通過了新的北極戰略，并隨后公布了名為《截至2020年及之后俄羅斯聯邦北極地區國家政策》的文件，戰略的重要目標是截至2020年將北極建成俄羅斯最重要的能源戰略基地，并維護其在北極區域的主導地位。2010年7月澳大利亞批準了澳大利亞南極科學戰略規劃（2011～2020）。2016年又公布了新的南極戰略以及20年行動計劃，投資約2.55億澳元用于南極科研和后勤保障系統建設，力爭南極研究成果在國際上領先。綜上所述，主要國家都制定了極地戰略，極地的科學研究都是圍繞各自的戰略目標來選擇和規劃重點研究方向，核心目標是國家利益。

2017年初，習近平主席首次提出人類命運共同體的理念，在國際社會引起廣泛反響。我國的極地戰略和科學研究應該建立在這個新的理念上，來參與極地全球治理和維護極地安全，兼顧我國的地緣政治和潛在國家利益，理解、制定我國的極地戰略和科學發展規劃。只有這樣才能做到有所為，有所不為；明確哪些可為，哪些不可為。

目前，按照中央的有關要求，國家海洋局正在聯合其他有關部門，組織編寫國家極地事業“十三五”發展規劃，該規劃綱要緊密結合我國第十三個五年規劃綱要的總體要求，從頂層設計和戰略指引的宏觀層面，為加快建設海洋強國，推動我國由極地大國向極地強國的轉變明確行動方向。過去30年來，我國在極地研究領域每五年提出一個計劃，總的指導方針是鄧小平同志1984年提出的“為人類和平利用南極做出貢獻”。2014年，習近平主席在澳大利亞視察“雪龍”船時指出：“南極考察意義重大，是造福人類的崇高事業，中國開展南極科考為人類和平利用南極作出了貢獻……中方愿意繼續同澳方及國際社會一道，更好地認識南極、保護南極、利用南極。”這個重要指示為國家極地事業發展提出了新的更高的要求，同時也指明了未來發展方向。國家海洋局在原有規劃基礎上加快了前進步伐，科技部和自然科學基金委等部委也緊跟形勢高度關注極地研究，我國的極地科考事業面臨前所未有的機遇。

與此同時，世界范圍內的高新技術在極地科考領域的廣泛應用取得了顯著成效，為極地考察與研究帶來了新的機會。其中尤其顯著的是，我國建立了南北極遙感衛星地面站，發展了適應極區環境監測需求的星—空—地遙感監測技術，擴大了觀測極地的視野。近幾年來，我國在科考能力建設上取得了顯著成就，完善了南極內陸天文自動觀測站；積極研發智能化海陸空自動觀測平臺；發展了水下、冰下和深海探測等先進技術；加強了極地科考臺站之間連續地球物理和極地大氣本底觀測能力，為高空探測、航空冰雷達、綜合地球物理研究提供了可能，為我國評估南極氣候和環境變化提供了基礎資料。

南北極科考的重要載體或平臺就是科考站與科考船。我國正在更新和完善考察站的基礎設施，加強在線觀測和分析的科學實驗室規劃與建設。2016年底新的科考破冰船已經開工建設，預計2019年前后投入使用，這艘極地科學考察船的設計吃水排水量13990噸，續航力為20000海里，具有國際領先的破冰能力。新一代極地科考船的科研裝備達到國際先進水平，具備海洋和大氣綜合觀測取樣能力；能在極地海區季節性地開展海洋地質、海洋重力、磁力和地震的調查作業；擁有海洋生物、生態調查和評估的各種儀器。技術進步是科學發展的先導，我國的極地科考實力與能力建設已經得到提升，觀測技術和后勤支撐系統的巨大進步為極地科考和研究提供了機遇。

雖然我國極地考察事業取得了跨越式發展，但是邁向極地考察強國的進程才剛剛起步。與世界極地考察先進國家相比，我國極地考察和研究尚存在明顯差距，主要表現在：極地考察基礎設施和保障體系規模仍然偏小，缺少必需的應急救援能力；在兩極海洋及科考站區和南極內陸開展大范圍、長周期科學考察與研究的空間活動能力偏弱，缺乏統一部署和專業化的后勤支撐系統；作為科考站研究水平標志的實驗室設備和儀器簡陋，研究方向大而全，研究目標較為分散；目前科研活動較多受科學家能做什么驅動，較少與國家需求什么相關。隨著中長期規劃的編制和實施，這些問題需要逐步解決。

我國南北極科研與調查的現狀分析

從1984年中國首批南極洲考察隊54名隊員第一次踏上南極喬治王島開始，我國陸續開展了對極地巖石圈、水圈、生物圈、大氣圈、冰凍圈和宇宙空間的多學科考察研究。我國已經成為世界上為數不多的實施兩極全方位考察的國家之一。

回顧我國南極科學考察歷程，在短短的33年中，我們完成了從以建站為主到以科研為主的歷史性轉變，在南極科學研究前沿取得了令人矚目的成就。其中，橫穿南極的雪冰環境研究，普里茲灣——格羅夫山大地構造演化研究，企鵝海豹生態地質學研究，南極隕石回收與研究，東南極冰蓋起源與初期過程研究，冰穹A的天文觀測與研究，極區等離子體云的形成過程與機制研究等領域，均獲得國際一流科學成果。目前，中國南極陸基研究在國際科學刊物發表論文的數量居世界前列。

1995年我國首次北極點科學考察活動由中國科協主持、中國科學院組織，以政府支持、民間集資方式運作，被選為當年中國十大科技新聞之首，這為我國加入國際北極科學委員會奠定了基礎。1999年國家海洋局組織國內相關單位實施了我國首次北極科學考察，2004年7月28日，我國首個北極科學考察站——中國北極黃河站在挪威斯匹次卑爾根群島的新奧爾松建成并正式投入使用。截至2016年，我國已成功組織了7次北冰洋科學考察，并在2010年抵達北極點開展了科學考察活動，實現了我國北極考察歷史性突破；2012年第5次北極考察期間，“雪龍”船成功首航北極航道，完成我國跨越北冰洋的科學考察任務。這些年來，初步建立了中國在北極地區的綜合觀測體系，開展了物理海洋、海洋化學、海洋生物、地球化學、海洋地質、氣象和大氣化學等多學科的立體綜合觀測；獲得了一大批珍貴的樣品、數據資料等，其中包括北冰洋深海底的沉積物以及大量的冰芯、表層雪樣、浮游生物、海水和大氣氣溶膠和溫室氣體的樣品等；首次在北極點冰面上布放了冰浮標，發射了拋棄式溫鹽深剖面探測儀；進行了生態學觀測，并獲得全航程大氣物理、大氣化學觀測的寶貴資料；采集了高空大氣探測資源數據及水文綜合數據等。

通過對比分析歷次“雪龍”船北極科考和黃河站的科考工作，目前我國北極科學考察研究主要圍繞以下幾個重點學科開展工作，并取得了階段性研究進展：海洋環境變化和海—冰—氣系統變化過程的關鍵要素考察；極區海洋環境快速變化的地質記錄及其對我國氣候的影響；北極及亞北極海域生態系統考察；北極海冰快速融化下北冰洋碳通量和地球化學循環；北極工作海域地球物理調查和特征分析；北極島嶼的生態環境演化以及空間環境變化。這些研究為評估北極氣候變化對全球及我國的影響、參與北極航道和資源的可持續開發利用提供了基本資料。

過去30多年來，我國已初步形成了以“雪龍”船、“雪鷹601”固定翼飛機、南極長城站、中山站、昆侖站、泰山站、北極黃河站（一船五站）和極地考察國內基地為主體的南北極考察基礎平臺。在極地考察“十一五”和“十二五”發展規劃期間，我國充分利用極地考察平臺，緊緊抓住第四個國際極地年（IPY4）的契機，全面實施IPY中國行動計劃，拓展了我國在南北極的考察空間。

“十一五”期間我國積極開展南極內陸與南大洋的綜合考察，重點開展了中山站——冰穹A斷面較系統的綜合考察，獲取了多學科長期觀測數據；在南極冰蓋最高點冰穹A地區，2009年1月27日建立了我國第一個南極內陸科學考察站——中國南極昆侖站，實現了我國南極考察從南極大陸邊緣向腹地延伸的歷史性跨越。通過南極冰穹A區域的7次綜合考察，大大提高了我國極地考察的創新能力，開辟了深冰芯研究、天文觀測研究、冰下山脈研究等極地科學前沿領域，形成了明顯的區域優勢。這一系列成果為我國躋身世界極地強國、提升在國際極地事務中的影響力和決策權邁出了堅實的一步。

2011年國家海洋局、財政部聯合確立“十二五”時期我國極地考察事業的一項重點工作，即深入開展“南北極環境綜合考察與評估”專項。該專項側重基本環境信息調查，服務國家戰略需求和長遠發展。這一時期我國極地事業的另一個重點是積極開展南北極科學研究，全面提升極地研究水平。重點解決冰川、海洋、大氣、日地空間、生物多樣性、生態地質學和人體醫學、地質與地球物理、天文等領域重大科學問題和關鍵技術難題，力爭在冰川、高空物理、大氣化學和古生態、古氣候等領域保持我國的相對優勢，并在環境和氣候變化領域保持發展的勢頭；同時，大力發展對極地考察與科學研究具有重大作用的觀測技術，力爭取得若干擁有自主知識產權、達到世界領先水平的技術成果。

對我國極地科技發展的思考

基于目前我國現行的極地科技體制和現階段全面深化改革的形勢，綜合借鑒主要極地大國極地科技體制的經驗，現就我國極地科考的戰略、體制和發展方向等提出一些粗淺的想法和建議。

明確我國在南北極的地位和目標是不盡相同的。在北極，1996年中國加入國際北極科學委員會，2013年中國才成為北極理事會正式觀察員，觀察員的權利是有限的，更大和更長遠的權利是需要爭取的。其中包括北冰洋油氣資源合作利用的可能性和新“一帶一路”的北極航道權益。同時要維護出入白令海和北冰洋航道自由和安全通行的權利。在全球變暖、北冰洋海冰持續縮小的情況下，這些潛在的利益訴求將越來越顯示其緊迫性。未雨綢繆，盡早與相關國家的科學研究部門先行開展合作與交流是非常必要的。這將為未來開展國際合作、討論共同開發提供相互信任和理解的基礎。我們要注意加強有意愿與我們合作的冰島、芬蘭、挪威等“北極國家”之間的交流。北極航道是當前我國開發利用北極資源的重要內容。除了發展與北歐與我友好國家的關系，更重要的是要發展與俄羅斯、加拿大和美國等北極航道沿岸國的雙邊務實合作。與北極不同的是，作為南極條約協商國，我國與其他國家在南極是平等的合作伙伴，擁有相同的權利。目前，南極的礦產資源禁止開發，受到《南極條約》和《關于環境保護的南極條約議定書》保護。2041年《南極條約》到期之后，我們應該繼續為保護和探索南極大陸和南大洋的環境和資源作出貢獻。在南極的持續和實質性的存在是保證我們權利的基本原則。同時，本文建議的目標是：在未來100年甚至更長的時期內，遵守并弘揚《南極條約》的基本精神和原則，堅持所有國家不在南極大陸開發礦產資源的原則立場，不支持在南極大陸設立軍事或準軍事基地，保護南極環境與生態的可持續發展，加大科研力量的投入，保證南極洲繼續是科學家探索自然奧秘的開放實驗室。同時，開展對南極旅游、文化以及南大洋生物資源的合理利用，加大對磷蝦等漁業資源分布狀態的研究和適度捕撈。

重視在科學領域中的國際合作，積極參與極地事務治理，正確地表述中國的極地立場和觀點。我國加入《南極條約》已經34年，參加了南極條約協商國會議和其他極地國際會議，但是較少提出有重要影響的建議和議案。我們是南極的遲到者，還沒有完全融入到管理南極事務的大家庭中去。值得高興的是，最近，在北京由我國首次舉辦了第40屆南極條約協商會議，這次會議辦出了中國水平中國風格，是南極國際治理歷史上一次重要的國際會議。未來我們要積極參與到南極條約協商國、北極理事會和國際南極研究科學委員會等相關組織中去，深入了解國際極地發展動態，表達我國的利益訴求，提升我國在極地領域的話語權和國際影響力，并推動極地全球治理朝著更加公正合理的方向發展。這需要我們加強在極地事務、科學研究方面的國際合作，增強參與極地國際治理的議題設置和規則制定的能力，在保護、研究與和平利用極地等問題上與主要極地國家尋求共識。

探索極地科考的新模式和新機制。我們可以嘗試在有關國際極地組織的會議上提出和研討“考察站共享與開放”機制，通過談判實現南北極各國臺站資源共享，這可以減少建站對極地環境的破壞和節約大量建站和維持臺站的經費。在極地科考活動中，加大國際合作的支持力度，鼓勵我國科學家主動參與外國考察站的科學考察活動，同時，積極邀請其他國家的科學家與我們合作，參加在我國臺站開展的科考活動。在科學家層面上，我國已經與美國、加拿大、澳大利亞和日本等國學者開展了在長城站、黃河站和麥克默多站、戴維斯站、昭和站的互訪合作科考，加強了相互的友誼與理解，取得了高水平的科研合作成果。

同時，建議我國極地事務主管加強與有關國家的友好協商，在北冰洋沿岸國家，如丹麥（格陵蘭）、挪威、加拿大、美國和俄羅斯等以“租賃”或者“我建共享”的方式，在互利共贏的基礎上，建立由我國管理的北極科學考察站，把科考站的建設重點從南極轉移到北極來，從而優化我國極地科考站點布局。

完善極地科技管理體制。目前組織領導和負責執行我國極地科考的分別是國家海洋局極地考察辦公室和中國極地研究中心，開展研究工作的是全國近百家科研院所和高等學校，分別屬于國家海洋局、中國科學院、國土資源部、教育部和中國氣象局、農業部等。極地科研經費的來源是分散多元的，暫時沒有形成固定的經費投入機制。極地的科研項目設置和經費分別來源于財政部、科技部、國家自然科學基金委、中國科學院、國土資源部、教育部等部門，這種狀態可能在短時間內很難改變。因此有必要借鑒和學習主要極地大國的經驗，改革我國現有的極地管理體制。整合國內的極地管理機構和組織，在現有極地工作管理體制機制的基礎上，明確國家海洋局在組織協調、統籌規劃國家極地考察和科學研究中的職責，成立掛靠國家海洋局的極地工作議事與決策機構，由外交部、財政部、科技部、國家自然科學基金委、國家海洋局等部委負責極地事務的領導和專家組成。這個跨部門的機構負責統籌部門利益和權力為國家利益和權力，協調解決中國極地工作涉及的海洋權益、極地安全以及外交、科研、法律和后勤保障、經費預算審核等一系列問題。這個機構作為執行單位與各部委統一協調，分別實施極地科考項目和國際合作，這可以避免項目的交叉重復和資源浪費，尤其有利于取得對外一致的極地話語權。同時還可考慮聯合推動與合作建設極地科學的國家實驗室，在實驗室中成立國家級的極地科學技術咨詢機構。

建設一支相對穩定的極地科研隊伍和有長遠戰略目標的極地科研項目，并保證經費來源的穩定性。目前，我國極地科考隊伍龐大，參與單位和人員眾多，但是有些研究人員考察極地后就銷聲匿跡了，這是人財物資源的極大浪費。因此要控制考察極地的準入門檻，嚴格審查課題設置的創新性和可持續性。

鑒于目前極地科考研究課題來源的多元和不穩定，應該加快制定完善的極地科考管理細則。協調設立長期、穩定、綜合性的南北極研究規劃和科考調查專項，由國家海洋局與科技部、財政部和國家自然科學基金委協商，爭取獲得穩定的經費支持。具體的極地重點研發計劃和實施項目則由極地科技專家組研究提出指南，由有資質和極地科研基礎的單位和專家申報，在同行評議的競爭機制下優勝劣汰。在科考名額分配上采取更科學合理的績效優先和保持連續性的分配模式。防止項目設置的隨意性以及一個項目多頭重復資助的情況發生。與此同時，國家自然科學基金委和中國科學院等部門繼續給自由探索提供機會，支持有獨特思路和創新設想的課題。逐步形成一支穩定的職業化的極地研究隊伍和調查隊伍，探明極地的環境資源本底信息，同時產出一批世界領先的高水平研究成果。

建立合理公正的極地科技評價指標，鼓勵基礎研究和環境調查的理論與方法創新。要建立科學完善的評價標準來評估南北極科學研究成果。基礎研究論文的質量與數量是一個重要指標，關鍵是發現的首創性，是否處在國際極地科學前沿，是否獲得社會公眾關注。極地的專項調查項目是認識南北極現狀的基礎性材料，是進行極地業務化管理的基石。主要看成果是否滿足國家關于極地治理與極地安全的需求；是否能在國際上產生廣泛而深遠的影響。在公正公平公開的基礎上，建立較為完善的成果評價標準，在此基礎上，逐步提升極地領域研究團隊的學術聲譽，優選一支以南北極研究為主的職業化極地科學家隊伍。

從我國的優勢領域和國家需求出發，增加經費投入，確定我國極地研究的優先發展領域。美國國家航空航天局（NASA）在2014年11月宣布啟動一項為期6年的“冰橋行動2014”南極研究計劃，研究目標是觀測南極大陸冰蓋、冰川和海冰變化。美國科學院在“核心研究計劃”外，提出設立3項優先研究計劃：冰蓋變化計劃、南極基因組計劃、下一代宇宙微波背景（CMB）計劃。俄羅斯、加拿大等北冰洋沿岸國家正在增加研究北極海床的經費。相關國家目前都在圍繞長期存在的問題在北極開展研究，如山脊系統是大陸的一部分還是大洋地殼，這是為尋求未來領海權益和北極治理的科學基礎。

在深入了解極地研究國際動態的基礎上，建議組織相關領域的專家評估我國極地科學研究的現狀和優勢方向，確定我國優先支持的研究方向和重大科學計劃是目前的緊迫任務。綜合考慮科學家們的認識，以下三個方向可以成為我國南北極研究的優先發展領域：一是加快南極冰穹A斷面及其深冰芯和冰下地質、水文研究，深入認識全球氣候變化的規律和冰凍圈基本理論；二是人類活動和全球變化對南北極環境與生態的影響，探討極地與太平洋、青藏高原氣候變化之間的關聯以及對我國氣候與生態的影響；三是繼續加強極地大氣與空間這個優勢領域的研究和天文觀測。從這三個研究方向上可以圍繞國家需求，站在國家安全的高度上，凝練出多個重大科學計劃。與此同時，我們要重視籌劃在高寒環境下高新技術（發射極地遙感衛星、研發機器人、超深鉆機、無人機等）與支撐設備（雪地車、直升機、深潛器等）的重點研發計劃，擴大極地考察的活動空間，提升這些薄弱領域的技術水平。

除了基礎研究之外，圍繞國家戰略需求也應考慮應用研究的可能性。此外，建立國家極地環境觀測監測和資源調查業務化體系是當前我國極地工作的當務之急，這是未來進行應用研究的組成部分。

極地后勤支撐系統職能轉變。與美國、澳大利亞、挪威等極地國家比較，我國的極地后勤系統從管理到支撐還有很大差距。未來可以考慮采取招標方式或培育專業化的物業公司，鼓勵利用社會化資源參與極地考察的后勤保障，在極地主管部門的指導與監督下開展后勤工作，考察計劃一旦批準，后勤系統要盡量優質滿足科考隊員預先提出的支持要求。后勤系統要從領導功能轉變為服務功能，保證科考行動的有序運行和科考隊員的生活質量。

加大極地科普力度，激發社會公眾關注南北極的熱情和參與度。我國的極地科普力度和公眾參與度相對薄弱。極地工作的評價標準要重視極地科普工作的權重。要支持出版一批極地科普圖書，資助極地題材的影視作品，以微博、微信、客戶端App等公眾喜聞樂見的傳播方式講述極地故事，激發公眾尤其是青少年對極地這塊最后凈土的好奇心與求知欲，引導和培養他們關心兩極、熱愛地球的環境保護意識。

期待中國的極地科考事業能夠取得更加輝煌的成果，我國能在更高層次、更大范圍和更系統的領域深入認識極地、研究極地，在振興中華實現中國夢的過程中，實現我們的極地夢，從而造福人類。

（本文系國家南北極綜合考察與評估專項“極地科技發展戰略研究”專題的階段性成果；中國科學技術大學博士生張祿祿和研究助理臧晶晶等為本文提供了部分調研資料）

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責 編/馬冰瑩