南极地区是一个自然资源的“大仓库”：它的地下埋藏着丰富的矿产；它的地上储存着大量的固体淡水资源；它的沿岸栖息着无数海洋生物；还有原始的自然环境，为科学家们进行气象、冰川、地质、海洋、生物等学科的科学研究，提供了领域最为广阔的天然实验室。
中国南极科考站分布
本期我们就简单谈一谈这些科学研究。
气象学
对气象工作的了解，很多普通人仅停留在监测天气变化和抄录数据上，实际上并不是那么简单。大气气象包含了观测、预报、研究、大数据、计算机几大学科，还包含跟M | s B c ,海洋学科8 2 |的交叉。工作更专H - 7业的解释分为两部分：5 ^ @ q * I %观测员和预报员。观测员收集数据，预报员根据观测结果预报天气变化。
中国科考队在南极冰盖上架设自动气象站
目前全世界科学家都在主! ; T C e . = U要攻关收集天气预报，将来是用模式来做预报，叫客观预报。例如一小时以后北京会不会下雨，时间上是精确* e A j /到分钟还是精确到小时{ G q 0 r 6 q 9 =精确到天，这是我们对未来气象工作的一个期待，还需要大批的科学数据通过观测研究，通过反复验证过的模式来提高整个全球的预报水平。
天文观测
南极作为天文观测的绝佳的地理位置，主要是因为其具备了天文T h 8 I j观测所需的环境条件：
（1）黑4 r 0 W ] y A暗。我们所看的遥远的天体都非常暗淡，只有在极暗的环境下才能看清，而黑暗的最大敌人就是光污染，所以大部分的天文基地都建在人烟稀少发展落后的地方。南极是未开发的处女地，完全没有光污染的问题。
（2）晴夜数C y { . X c ! C要多。晴夜数指一年内基本晴朗的夜晚的数量，晴夜数越多越好。天气不晴指有云或下雨，一般干旱、半干旱气候区和高海拔地区晴夜数较多。` M o南极高原的地形和大气环流特征决定了高原上非常干燥，很少有云。
（3）大气稳定y ( , - 8 N L P。大气如果经常发生湍流( i u A e现象，这会折射星光，使星光无法准确的聚集在望远镜的成像点上，给高精度的天文观测造成困扰。
（4）A = j 1 Z r M大气透明度好。大气透J o U k d P ;明度用来衡量从大气} I ` { _ +层外过来的光有多少能穿透到地C s y 7 e X C面。造成大气透明度的不佳的问题主要有空气污L a [ L t : ! M #染和扬沙等。如果没有以上问题，那大气透明度就主要决定于大气t 2 ~ A H X J A a厚度，高海拔观测点星光投射需要穿透的大气层较薄，透明度自然就高。显然，既没有污染又高海拔的南极高原大气透明度极佳。
AST3设计图，我国计划在冰穹/ & } 8 - (A安装三台同样的望远镜0 X $ ` p G % w L。
AST3，全称南极X k Y施密特望远镜，简称后面有个数字3，意思是我们一共要放3台一样的望远镜X 4 L 6 ;。施密特望远镜的特点是视场大，这种望远镜特别适合用来巡天。巡+ } U m +天是一种望远镜使r ? N 5用方式，意思就是对着很大一块星空拍照，记录$ c c下所有能拍到的东西的信息，这种工作方式一般用于找某类天体。AST3最主要的科学目标有两个，z Y H R 6 T . k一个是寻找超新星，另一个是寻找系外行星。
当然天文学现在已经进入了全波段时代，天文学家从射电、红外、光学、紫外、X射线到射线等各个波段进行天文观测，同样南极地区对于全波段观测也具有得天独厚的气候条件。
全球气候变化研究
我们知道，南极大部分地区的年平均降水量仅55毫米，被称作地球上的I k # u“白色沙漠”。但是南极大陆95%以上的地面覆盖着巨厚的冰层，冰层厚度平均2000多米，这么厚的冰层很明显是日积月累形成的。
大家知道冰是由雪变化而来的，雪沉积以后，慢慢沉积压实，慢慢形成了Z W W /冰，在雪变成冰的过程当中，最原始的大气样本，就会保存在冰里面，通过把冰里面气泡提取，我们就能获得最直接的、地球古代大气的环境样本。通过这样一种手段，我们就知道过去的气候和大气环境是什么样的，这是一个最直接的手段。
冰芯钻探
研究冰芯的主要目的，就是开展地球气候变化研究，尤其是古~ x s U & Z o气候。但是研究地球的气候除了冰芯之外还有其他的载体，比如海洋的沉积物、树的年轮等。冰芯与这些载体相比，跨的时间尺度很长，可以到百万年，而且冰芯时间分辨率非常高= $ | l 4 _，我们可以得到过去5年甚至于一个季节的气候变化信息。
宇宙演变
我们知道，南极地区相比于世界其他地方，是陨石富集区。因为这些“天外来客”身上携带着、包含着许多有关太阳系早期历史的资料和信息U s S，所以我们可以从它那里了解到宇宙演变情况，甚至还可以知道其他星球? q `上有无生命的存在。南极陨石是科学家揭示宇宙奥R ^ S秘的一把钥匙，陨石的价值比黄金还宝贵。
中国南极科考队员正在碎石带中搜寻陨石。（p _ 9图片转载自新华社）
为什么南极地区的陨石多o 3 G f %呢？是不是在南极从天而降的陨石特别地多呢？其实，在世界各地，陨石出现的可能性是大致F j 5相等的，只不过降落在南极的陨石U ^ e更加容易保存下来，并且非常容易被冰盖考察的科? t s j s学家发现罢了。总结原因主要有三 :
（1）暗黑的陨石与白色的冰雪背景形成强烈对比，易于发现q _ q ~ L。相反，其它地方的陨石均隐藏于岩石、泥土或植物丛中，难以找寻。
（2）南极洲气候严寒干燥，陨石不易风化消失。
（3）数百万年来，冰雪不断掩埋从天而降的陨石，但随着冰川移动并遇上山脉的阻碍时，风的切削作用使埋藏在冰层中的陨石得以重见天日。这种有如_ E ~ ` %输送带般的机制，使南极洲A n s山脉地 { ; #区成为了陨石的集中地，更有利于搜索。
南极大气层中臭氧空洞的发现与研究
臭氧层是U ` 2 o F X N地球大气层中臭氧含量比较大的层次，臭氧的分子式是O3，它是由一个氧原子和一个氧分子结合而成。在低层大气中，由于紫外线辐射很弱，缺乏氧原子，生* `成臭氧的机会很少。随着高度增加，太阳S ! c 9紫外线辐射增强，氧分子在紫外线辐射作用下发生分解，氧j U % N D W 6 M原子增加，生成臭氧的机会0 H 8 N C R m就多。大致在距地面１０千米以上臭氧的含量逐渐增加，在２０－３０千米的高空，氧原子和氧分子的含量都比较多，这一高度臭氧的含量最大，形成明显的臭氧层) ~ i 2 p ` d。在此高度以上，紫外线辐射更加强烈，大部分氧分子被分解为氧原子，出现氧原子过多而氧分子过少的状况，结合成臭氧的机会就少，所以臭氧的含量也逐渐减少，大致在５０千米以上高空，臭氧的含量就极少了。
臭氧的含量虽少，却极其重要，因为这薄薄的臭氧层，能把太阳紫外线中波长短于２ * t = P :９０纳米，能杀死地球上包括人类w E ~ A 0 T在内所有生命的短波紫外线统统吸收掉，使地球上的生物免受紫外线的伤害。但臭氧层不吸收波长较长的太阳紫外线，这些紫外线对人类和生物则是有益的。因为它们能杀死细菌，并能促成人体内合成维生素D，以防止佝偻病的产生。所以臭氧层如同一把保护伞，保护着地球上的生命。
“氟利昂”排放导致南极臭氧空洞图解
臭氧层空洞，是P F t z q指南极上空大范围的高密度臭氧分子遭到破坏而出现的衰竭现象。臭氧层的破坏，给地球环境和人体健康带来极大危害。
那么到底是谁破坏了臭氧层？绝大多数科6 Y j _ X 6 - e学家以为，“元凶”是由人类活动排放到大气里的氯氟烃。这种物质世界上本来没有，是２０世纪３０年代人类使用制冷剂、发泡剂、灭火剂等制造出来的一种化合物。它的性能极其稳定= ^ M，在低层不易分解，上升E @ C T到平流层后，在强烈紫外线作用下分解产生氯原子，从臭氧中夺取一个氧原子，成为一氧化氯，臭氧分子就变成了普通的氧分子。而一氧化J q G氯是不稳定的，空气中游离的氧原子可以夺取其中的氧原子而成为普通的氧分子，氯原子则再次游离出来O M H I % u & ; e去重复上述破坏臭氧分子的过程。这种过程可以重复上万次，使臭氧的浓度不断降低，最后便形成了臭氧层空洞。可见，人为排入大气中的氯氟烃是一个名副其实的臭氧杀手。
可见，氯氟烃的源地是在北半球，且北半球大气中氯氟烃的浓度比南半球还略高，为什么臭氧层空洞却发生在南极呢？这与南极特异的气候有x r U 6 3 / N关。因为南极大陆纬度高，海拔高，冰川反射率强，具有特殊W K W & ~ ] $ y u的M 3 6环极% T Q 1 u g P m u旋涡和低温条件，环极旋涡把南极大陆封闭起( ^ x @ ] * [ O A来D 9 * L F P，从北方来的富含臭n 9 & L F氧的气流不能进入它的上空。低温使南极上空大气中有众多的冰晶云，云中的冰晶不断吸收氯氟烃气体，浓度越来越高，更加速了对臭氧的破坏。
通过对N A )南极大气层中臭氧空洞的发现与研究，人类意识到了自己的一些行为[ 0 # l .对我们环Z x e c ; J H h h境的破坏。因此，1992年11月23日至25日在丹麦首都哥本哈根举行的第四届蒙特利尔议定书缔约国部长会议决定，全世界完全停止生产和使用氯氟烃（氟利N a r昂）的期限从原计划的2000年提前到} , X D v M k1996年；完全放弃卤化烃的时间提前到1994年；氯氟烃的替代物——部分卤化物的用量到2004年减少35％，到2030年完全禁止。现如今，南极上空的空洞已经基本趋于稳定，而且有科学家也估计，到2070年，臭氧层空洞将恢复到1980年的状态1 L q r 1 p y。
南极冰下湖的发现与研究
上世纪末，俄罗斯和英国科学家在南极沃斯托克考察站附近的冰下发现了地球上最大的冰N N & z z &下湖――沃斯o w 1 , u 3 # m p托克湖，面积达14000平方千米，j y Q 6 q y G被封存在冰盖之下约4000米处，与世隔绝至少1500万年。
在S J - * t O r / O南极洲已发现的140多个冰下湖和地下水体中，沃斯托克湖是最大的，同时也是迄今发现的世界上最古老的水体。关于沃斯托克湖的成因有一种理论：最初可能是地表拉伸形成一道裂缝，而后地表向多个方向拉伸，最终形成巨大的湖泊。在距今3000万年前，整个地球十分暖和，包括南极X 0 K ,地区，因此在沃斯托克湖中可能生活着昆虫、鱼类等多种生物。, ` o Z F L大约1500万年前，全球气温骤降，湖面结冰，整个湖泊被冰p T a 6 ? k z层掩盖，最终与外界隔绝。
沃斯托克湖的湖水平[ V 9 8均温度为-3℃。为什么水在0℃以下还能以液态w B l 8 r O存在？科学家认为这是三种因素共同作用的结果：地心热力# Z % V U W 9 Z =使湖底温度上升，厚重冰层的巨大压力使水的凝固点下降，厚实的冰层使湖水与南极寒冷的a # k空气隔绝。
生物研究
我国科学家第34次南极= c m R w : ) 3 B考察中首次在南极威德尔海区域发现了一种新型污染物微塑料，初步发现其密度略高于大洋平均水平。专家说，微塑料出现在南极是人类活动影响到了“人类最后的净土”的一种体现，微塑料可能被一些水中生物误食，并随食物链进入人类V . 2 c d ] x体内。
微塑料是指粒径小于5毫米的塑料颗粒，有些微塑料U I y 2 z d甚至^ O , , _ r可以达p S w P ` 3 : M H到纳米级，它们的化学性质较为稳定，难以降解，可以在海洋环境中存在数百甚至是数千年，被称为“海洋里的PM2.5”。
另外，南极洲是研究生命存在相关基本问题的绝佳地点。我们知道，南极地区是地球上最不适合生命存在的地区，但是就是在这些地区，还是有一些微生物的存在。通过研究} v ^ k这些与最严酷的环境抗争3000多年的微生物，能够E ^ X L 1 i C教给我I * % ] B们更多关于生存的知识。
关于极地的相_ t l ? Q i 3 ;关影视资料推荐：
1、CCTV《极地跨越》
2! 7 Z D、BBC《冰冻星球》
3、凤凰卫视《两极之旅{ V { 7 P c # f》
4、BBC《行星地球》
5、纪录片《冰雪世界》C ! X L N -
6、正大综艺特别节目《我们的地球》第一集：从北极到南极
7、世界的尽头：纪录片——揭示南极壮美景观
8、北极传说
9、地球脉动之从南极到北极《自然8 g v ; Y K ^ 0 :传奇》
10、从南极到北极 从冰海到雪山
11、《PBS.野性南极洲与北极圈》
12、南极科考-纪录片 伟大工程巡礼
13、帝企鹅日记
14、央视纪录频道-超级南极站
15、最后的净土/南极行动/最1 H T n 5 e I后的大陆
16、BBC与恐龙同行第五集《林海雪原的精灵》
17、南极洲——不一样的大自然探险之旅