在极地探索 在前沿创新——走进自然资源部极地科学重点实验室

　　不久前，自然资源部公布66家重点实验室评估结果，极地科学重点实验室位于优秀之列。这家实验室以解决“提升极地治理和保护水平、提高应对气候变化能力”等国家重大需求背后的科学问题为使命，以完善极地地球系统科学基本理论框架为研究目标，打造我国极地科学前沿探索的创新平台、人才培养高地和国内外交流合作的重要舞台。

脚踏实地 

揭示极地冰雪对人类家园的影响

　　走进位于上海浦东新区的极地中心（金桥路院区）大门，就会看见一块醒目的石头，上面刻着：“为人类和平利用南极做出贡献”，这是邓小平同志在我国第一支南极考察队出发前写下的殷切希望。自然资源部极地科学重点实验室（以下简称极地科学重点实验室）就坐落在这个院子里。近年来，极地中心对标全国重点实验室的建设标准，为实验室营造了相对集中的科研和办公空间。

　　极地冰雪与气候变化是极地科学重点实验室一个重要的研究方向。“南极冰盖是地球气候系统及其变化的关键所在，所储存冰量对全球海平面上升的潜在贡献达到58米。目前，在不同气候变暖情景下估计南极冰盖对海平面上升的相对贡献方面，国际上已取得显著进展。然而，由于缺乏对冰盖底部环境的详尽认识，模型预测结果仍然存在较大的不确定性。”极地中心党委书记、极地科学重点实验室主任孙波介绍说。他所带领的科研团队，牵头组织国内外科学家利用我国“雪鹰601”航空科考平台在东南极伊丽莎白公主地开展了航空科学调查，获得了超过18万千米长测线数据，填补了东南极这一重点区域的冰下探测空白。孙波科研团队还研制了新的深度学习冰层结构和冰底基岩自动提取模型，发展了空间相关冰雷达高质量成像和冰床粗糙度量化算法；构建了分辨率达500米的伊丽莎白公主地冰下地形模型、埃默里冰架海底地形以及冰下地表热流分布图，揭示了东南极冰盖及其边缘冰架区域冰下特征，重新定义了影响海平面快速上升的关键风险区域。

　　“北极海冰快速减少是现代气候可观测到的地球表面最显著变化之一。北极海冰预报预测精度决定了对北极气候和海洋环境变化的合理评估，以及北极航道商业利用。”极地科学重点实验室副主任雷瑞波介绍说，目前制约北极海冰数值模式向高分辨发展主要瓶颈是次网格尺度的海冰物理过程认知不足，后者随北极气候变暖和海冰快速减少已经发生了显著的变化，这给数值模式次网格过程参数化带来了巨大挑战。雷瑞波科研团队研发了“北极海-冰-气无人冰站观测系统”(该项目被纳入“国际北极气候研究多学科漂流观测MOSAiC计划”），创新地在北极开展了组网观测实验。无人冰站的投入使用，突破了过去只能获得夏季短时间观测数据的研究瓶颈，能够全面连续不断地获取海—冰—气界面通量的关键数据。观测数据被应用于高分辨海冰数值模式参数化研发，有效提高模拟精度。同时，科研团队通过刻画不同尺度的北极海冰动力学过程，揭示了海冰减少变薄会明显增强海冰动力学过程，并促进秋冬季海洋热量向大气释放，是北极气候变暖放大的重要机制。

仰望星空

 破解极地天文及生命的密码

　　南极优越的空间物理和天文观测环境为我们从深空视野探索宜居地球演化历程提供了思路。极地科学重点实验室在“仰望星空”方面同样取得了创新成果，为极区日地物质能量耦合、星系演化与宜居星球研究作出了贡献。

　　超大质量黑洞外流反馈机制是目前天体物理学最热门最重要的研究领域之一，也是南极天文观测研究的前沿科学问题。极地科学重点实验室发展了一套利用氢和氦元素示踪黑洞周边气体的新方法，首次获得物质被吸入黑洞过程的直接观测证据，完成了黑洞吸积物理图像的最后一块拼图。《Nature》审稿人给予这一成果高度评价，认为“这一发现解决了天文学界长期寻找的星系中心黑洞生长和活动的能量来源问题”“将对活动星系核的认识产生重要影响”。

　　极地空间物理学研究是开展空间天气预警，保障空间利用安全的重要基础。极地科学重点实验室在极区磁层-电离层耦合研究方面也取得了重要进展。科研团队研发了“极区大气钠荧光多普勒极光雷达”和“极区中低层大气激光雷达”，国际上首次在南极地区实现了极区大气准全高程的激光雷达协同观测，获取了南极中高层的大气观测数据。观测证实了中山站上空极区突发钠层与电离层突发E层存在紧密的耦合关联。此外，科研团队基于神经网络建模方法，构建了预测极光分布和强度的极光模型，为空间天气预测/预报提供了支持。

　　气候变化、冰川融化和退缩对南极本土生物的生存、演替以及多样性会产生重要影响，对于更好地认知和保护南极非常重要，迫切需要科学观测与研究。极地科学重点实验室科研团队依托南极长城生态国家野外科学观测研究站，在南极菲尔德斯半岛为代表的极地陆地与近岸生态系统中，构建了常年科学观测系统。科研团队通过对极地近岸海域、湖泊、陆地、雪冰等生境样品开展典型微生物群落结构分析，掌握了菲尔德斯半岛地区不同生境的微生物多样性，在南极地区发现并报道了2类雪藻，揭示了企鹅的肠道菌群组成与企鹅种类的关联性，获得了柯林斯冰盖前缘的湖泊浮游真核微型生物群落组成的随机性过程。

　　极地科学重点实验室也是开展高质量国际科研合作的重要平台。科研人员与国际同行一道构建了北极最完备的浮标阵列观测网络，牵头组织了MOSAiC海冰物质平衡浮标阵列的构建；深入参与了南极科学委员会旗舰行动项目RINGS及Bedmap3航空地球物理国际计划，为环南极冰盖关键区域综合探测与冰下环境制图作出了突出贡献；依托子午工程二期空间环境地基综合监测网项目，采用国产空间环境监测设备完善了极区高纬监测分系统建设。

聚焦未来 

凝聚优秀人才探索极地前沿科学

　　人才就是未来。极地科学重点实验室一直十分重视人才队伍建设，积极落实自然资源部科技创新的相关政策，建立了以信任为基础的人才使用机制，支持青年人才在承担重点项目和极地科考重要岗位中挑大梁、当主角。极地科学重点实验室在人员职称职务晋升方面，切实打破“唯论文、唯职称、唯学历、唯奖项”的“四唯”评价，建立了以极地科学创新价值、能力、贡献为导向的评价体系。“实验室通过人才的分类管理和支持，做到用好科技成果转化政策激励人才、定向激励高端创新人才、重奖业绩突出的创新人才、充分激励主体业务实践中的创新人才，实施青年人才托举工程，从而激活了实验室的创新内生动力，切实增强科研人员的获得感、成就感、尊重感和归属感。”雷瑞波说。

　　近年来，极地科学重点实验室在自然资源部和教育部联合发布的《关于加强校所合作推动科教融合的意见》指导下，十分注重与高校合作，共同开展了科学研究和人才培养。该实验室与上海交通大学和复旦大学签订“科教融合”战略合作协议，与浙江大学共建“极地观测技术与装备工程中心”，促进了研究生联合培养；与北京大学、上海交通大学、浙江大学、武汉大学等高校联合培养博士研究生30人、硕士研究生50人。

　　目前，极地科学重点实验室共有17人次获得人才计划资助，其中国家杰出青年基金1人、国家领军人才1人、百千万人才工程国家级人才2人、国家优秀青年基金1人、国家青年拔尖人才1人，两个团队分别入选科技部重点领域创新团队和自然资源部科技创新团队。这些优秀人才和创新团队无疑是极地科学重点实验室未来再创辉煌的核心力量。

 　　“下一步，我们要继续面向国家需求，致力于突破现场观测和采样的共性关键技术，攻克冰下湖无污染采样、保真和快速分析等颠覆性技术，服务于南北极观监测建设；探索极地冰盖与多圈层相互作用对全球海平面变化的影响机制，评估极地海—冰—气耦合过程及其气候效应；解码极地极端环境生命奥秘，厘清极地生物多样性及其保护与利用价值。”孙波说，同时全力推进全国重点实验室建设，以自然资源部重点实验室的研究力量为基础，依托极地中心的科考平台，聚焦“极地系统观测与生态环境效应”，对标国际一流极地研究实验室，建成国际水平的极地科学创新基地和人才培养高地，为极地治理提供支撑，为极地保护和可持续利用提供方案，为应对气候变化提供理论支持。

　　通过该航次海上科教融合教学活动，实现了理论与实践的结合，思政教育与专业教育双融双驱，助力海洋与极地事业的人才培养，坚定莘莘学子迎难而上、科技兴国的决心。星辰大海，未来可期！