大多数人想象中的南极洲是一片冰封的荒野大陆，但几十年来，人们一直在那里生活和建设。如今，我们首次能够揭示人类足迹遍布整个大陆的情况。
我们的研究于今日发表在《自然·可持续发展》期刊上。研究发现，尽管建筑和地表扰动仅覆盖整个大陆的一小部分，却对南极洲生态系统造成了远超其面积的影响。
我们的数据显示，南极洲76%的建筑集中在仅占大陆0.06%的区域内：距海岸5公里以内的无冰区。这片沿海地带尤为重要，因为它为企鹅和海豹提供了通往南大洋的通道，也通常拥有更湿润、适宜植物生长的气候。
一个难以回答的问题
几十年来，人们一直在探讨南极洲的基础设施总共影响了多少土地，但直到现在，这个问题仍难以回答。好消息是，受影响的区域相对较小。更大的问题在于这些设施位于何处。我们与同事达娜·伯格斯特伦和约翰·范德霍夫合作，首次测量了南极洲建筑和受扰动无冰地面的“足迹”。
这相当于这片冰封大陆上有超过390,000平方米的建筑，另有5,200,000平方米的无冰土地受到扰动。换句话说，在夏季人口最多时，南极洲人均受扰动地面面积超过1,100平方米。这主要是由在南极洲设有基础设施的30个国家造成的，旅游业也有一定影响。
直到现在才查明人类影响的范围，是因为数据收集困难。由于有许多国家在南极洲开展活动，请它们提供基础设施数据的过程十分缓慢。三分之二的科研站建于《南极条约环境保护议定书》通过之前，因此当时并不要求进行环境影响评估或监测，所以许多运营方很可能没有可获取的足迹数据。此外，由于南极洲难以抵达，各站之间距离遥远，不可能在整个大陆范围内开展实地测量。
为了解决这些问题，我们的团队采用了一种成熟的方法来测量单个站点的足迹，并利用卫星图像将其应用于整个大陆的158个地点。所用图像大多来自免费开放的谷歌地球；图像分辨率和覆盖范围不断提升，也使这项工作成为可能。
这一过程耗费数小时进行细致的“数字化”工作：在计算机程序中手动绘制具有准确空间定位的建筑和受扰动地面的图像，以生成数据。
有意思的是，最难测量的地点之一是美国的阿蒙森—斯科特站。该站位于地理南极点上空，因此很少有卫星经过。最终，研究人员翻查了数千张由美国国家航空航天局（NASA）制作的航拍图像，解决了这一问题。他们在这些图像中发现，NASA的飞机曾于2010年飞越该站。这些数据采集完成后，我们将测量结果与已知的建筑尺寸进行对比，发现误差在2%以内。冰桥行动，并发现NASA的飞机曾于2010年飞越该站。这些数据采集完成后，我们将测量结果与已知的建筑尺寸进行对比，发现误差在2%以内。
与建筑不同，对于道路、跑道、采石场等受扰动地面，我们没有可供比较的测量数据。我们认为，所得结果大幅低估了实际情况，原因包括积雪覆盖，以及图像分辨率不足，导致步道等较小特征无法辨认。
地点，地点，还是地点
绘制建筑和地面扰动足迹后，我们从数据中得出了一些有意思的结果。出于实际考虑，南极洲的大多数科研站都位于散布在大陆各处的小片无冰区，尤其是沿海地区。除了这些地方对我们有吸引力之外，它们还是南极洲大部分生物多样性赖以生存的关键区域：为海鸟和企鹅提供筑巢地点，为苔藓、地衣和两种维管植物提供生长基质，也为该大陆的无脊椎动物提供栖息地。
这些数据还揭示了南极洲荒野的状况，这一点也很有意思。尽管目前的足迹仅覆盖南极洲超过1,200万平方公里面积中的极小部分，我们发现，沿海所有大型无冰区中，超过一半都存在地表扰动。此外，结合我们采集的建筑数据和鲁珀特·萨默森已有的研究，我们还得以估算视觉足迹，其面积与整个大陆无冰土地的总面积相近。
这项研究的发布正逢其时，目前已有大幅增加南极洲基础设施的计划。目前，多个国家提议新建科研站；对现有科研站的大型重建项目正在进行中（包括美国的麦克默多站和新西兰的斯科特基地）；意大利还在无冰区修建一条新跑道。
澳大利亚提议在南极洲修建首条混凝土跑道，如果建成，将成为该大陆最大的跑道。
迄今为止，关于扩建基础设施的决策都缺少对现有设施规模的了解。我们希望，国际社会如今能够在充分了解情况的基础上作出决策，确定南极洲适宜建设多少设施、应在哪里建设，以及如何管理这片最后的广袤荒野的未来。
