長久以來，傳統(tǒng)南極科考大多集中在夏季開展。受極寒氣候與復(fù)雜海況的雙重制約，夏季以外的南極科考常被視作“不可能完成的任務(wù)”。正因如此，南極秋季觀測數(shù)據(jù)極度匱乏，導(dǎo)致人類對該時段的自然過程研究不足、認(rèn)知有限。

但自然資源部中國第41次南極考察羅斯海聯(lián)合航次直面挑戰(zhàn)了這項“不可能”，這也是國際上首次以南極邊緣海秋季生態(tài)系統(tǒng)為研究對象的跨國聯(lián)合科考行動。

6月6日，澎湃新聞記者從上海交通大學(xué)獲悉，自然資源部中國第41次南極考察羅斯海聯(lián)合航次于近日圓滿收官，航次匯聚中國、美國、英國、澳大利亞、新西蘭、挪威、韓國、馬來西亞、泰國9國的約50名科考人員，其中來自上海交通大學(xué)海洋學(xué)院師生10人。中國極地研究中心研究員、上海交大海洋學(xué)院雙聘教師何劍鋒擔(dān)任該航次首席科學(xué)家，上海交大海洋學(xué)院院長周朦擔(dān)任首席科學(xué)家顧問，學(xué)院教授張召儒擔(dān)任首席科學(xué)家助理。

大合影。 本文圖片均為 上海交通大學(xué) 供圖

揭示探索南極水體結(jié)構(gòu)奧秘

“在漫長的秋冬季節(jié)，南極邊緣海存在著一個活躍的暗生態(tài)系統(tǒng)，其中涵蓋了磷蝦、魚類、鳥類和哺乳動物等眾多生物。”周朦已去過14次南極、10次北極，但秋冬季的南極科考對像他這樣經(jīng)驗豐富的“老南極”來說，也仍是一片“未至之境”。

南極秋冬季暗生態(tài)系統(tǒng)中，驅(qū)動海洋生物圈的有機質(zhì)和能量究竟從何而來？結(jié)冰、深對流和混合等過程又是如何影響海洋生物輸運及垂直碳通量的？冬季的何種過程決定了浮游生物種群結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響次年春季的生產(chǎn)力？這一系列錯綜復(fù)雜的科學(xué)問題，猶如一團團迷霧，亟待科研人員去撥開。

周朦（右）、鐘貽森（左）在進(jìn)行科考工作。

然而，若要發(fā)起南極的秋冬季航次，意味著要冒著極端低溫、大風(fēng)和海冰密集度高的巨大挑戰(zhàn)，這對科考船的保障能力和科考隊員的抗逆能力而言，都是前所未有的嚴(yán)峻考驗。在中國的極地科考?xì)v史上，這尚屬首次。經(jīng)過約兩年的籌備，團隊于2025年3月啟航，前往南極羅斯海。

周朦介紹，羅斯海在南極科考領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。它是各國在南極邊緣海研究的熱點區(qū)域，是全球大洋底層水——南極底層水的重要生成地，對全球熱鹽環(huán)流和氣候的影響重大。它還是南大洋生物生產(chǎn)力最高的區(qū)域之一，擁有豐富的生物資源，其生態(tài)系統(tǒng)的運行過程至關(guān)重要。高生產(chǎn)力與底層水形成過程使羅斯海成為深海有機碳埋藏的熱點區(qū)域。

在這個航次中，海洋學(xué)院的老師們及國外合作者獲得了一些重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，正在開展深入探索。

自然資源部中國第41次南極考察羅斯海聯(lián)合航次，船正破冰而行。

初步的調(diào)查在水體結(jié)構(gòu)、低營養(yǎng)級生物、磷蝦和高營養(yǎng)級生物等方面有了些發(fā)現(xiàn)。比如，相對于羅斯海其他區(qū)域，在南極的“造冰工廠”——冰間湖區(qū)域的水體性質(zhì)和浮游生物在垂直方向的分布上更為均一，平時多生活在海洋上層、運動能力弱的小型浮游動物在海洋深層和底層的數(shù)量更加豐富。這些都揭示了在秋冬季，冰間湖強烈的結(jié)冰過程所驅(qū)動的海洋深對流活動對海水物理性質(zhì)、生物分布和越冬過程的影響。同時，在冰間湖發(fā)現(xiàn)了暖的繞極深層水入侵信號以及冷的冰架融水信號，這些過程對海洋深對流及其驅(qū)動下的大洋底層水——南極底層水的生成會產(chǎn)生重要作用。

航次發(fā)現(xiàn)，冰間湖中的營養(yǎng)鹽濃度與其他海域差異顯著，浮游動物在全水深中豐富的分布，揭示了在該航次到達(dá)前曾經(jīng)發(fā)生過的活躍生物過程。這些顯示出羅斯海冰間湖海域特殊的生態(tài)過程，為全面認(rèn)知南極邊緣海的生物地球化學(xué)循環(huán)提供了重要觀測結(jié)果。

航次還調(diào)查發(fā)現(xiàn)，羅斯海的西北陸坡區(qū)存在南極大磷蝦的大量聚集，海洋環(huán)流的格局對該磷蝦“熱點”區(qū)域的形成具有潛在的重要作用；這里的浮游植物量相對于其他區(qū)域偏低，揭示了磷蝦對浮游動物及碎屑的大量攝食活動，生態(tài)系統(tǒng)被下行控制過程所主導(dǎo)。

何劍鋒介紹，該航次主要具備三方面重要的價值，一是提升了國際社會對南大洋秋季暗環(huán)境下關(guān)鍵生物類群和生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)和生存策略的認(rèn)知；二是推動了極端環(huán)境調(diào)查觀測裝備的試驗與應(yīng)用實踐；三是為后續(xù)極地大洋國際合作研究積累了寶貴的經(jīng)驗。

一塊形狀規(guī)整的大冰山在船邊

組建一支具有多學(xué)科協(xié)同作戰(zhàn)能力的隊伍

此航次項目由上海交大海洋學(xué)院和中國極地研究中心發(fā)起、推動，雙方也深度參與航次策劃、論證、籌備、組織、執(zhí)行的全過程，最終在秋季羅斯海極端環(huán)境下順利完成了20天的連續(xù)觀測，完成了從理論構(gòu)想到實踐落地的跨越。

一支好的隊伍是能打勝仗的關(guān)鍵。上海交通大學(xué)海洋學(xué)院由周朦牽頭，組建了一支覆蓋海洋生態(tài)、物理海洋、生物地球化學(xué)等領(lǐng)域的全學(xué)科團隊。成員中既有深耕羅斯海研究十余年的資深學(xué)者，也有首次踏足極地的青年科研人員，形成了老中青相結(jié)合、經(jīng)驗與創(chuàng)新相融合的架構(gòu)。周朦在團隊組建之初，便有著清晰的布局構(gòu)想：以多學(xué)科交叉融合為突破口，圍繞南大洋秋季黑暗季節(jié)的生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)過程和碳埋藏等核心科學(xué)問題，展開全方位、深層次的研究。他強調(diào)團隊成員之間的貫穿性與關(guān)聯(lián)性，鼓勵大家在各自擅長的領(lǐng)域深耕細(xì)作的同時，加強交流與合作，形成強大的研究合力。

四只帝企鵝有序前進(jìn)

盡管有很多準(zhǔn)備，但極地科考的艱難仍出人意料。比如，秋冬季的“魔鬼西風(fēng)帶”令人聞風(fēng)喪膽，它對隊員們的身體和心理都是極大的考驗。此外，在冰區(qū)作業(yè)時要面對極端低溫，很多設(shè)備使用出現(xiàn)問題，對考察作業(yè)帶來很大的影響。比如采水瓶放水口在低溫時會結(jié)冰，影響正常的取水工作；進(jìn)入冰區(qū)沒多久船上的走航水就凍住了，實驗室的下水管路也被凍住；中層漁網(wǎng)回收時因為進(jìn)很多冰而嚴(yán)重?fù)p壞，磷蝦網(wǎng)回收時被冰困住……重重阻礙并沒有難倒大家，從船長水手到科學(xué)家，所有人都集思廣益，暖風(fēng)機、寢室電吹風(fēng)都用上了，一次次化解了危機。

在這40多天的科考之旅中，海洋學(xué)院博士生隋維康第一次真正體會到“極地”兩個字的分量，也第一次深切地感受到：科學(xué)不僅是實驗室里的公式和圖表，更是風(fēng)雪中一鍬一鍬挖出來的、靠雙手和意志完成的探索。“風(fēng)雪是日常，冰封是常態(tài)，零下二十多度的寒風(fēng)穿透防寒服，凍得人幾乎說不出話來。那些曾經(jīng)在課堂上學(xué)到的知識，在南極變成了一項項緊迫而真實的任務(wù)。”在羅斯海冰間湖采樣時，感受著在遙遠(yuǎn)的世界盡頭，幽藍(lán)色的寧靜海水中一群南極磷蝦在燈光下跳躍著閃閃發(fā)光的情境，隋維康突然明白為什么無數(shù)科學(xué)家愿意花幾十年時間堅守在這片冰雪大陸——南極的美，不僅在它的孤寂與神秘，更在于它對人類提出的追問：你愿意為科學(xué)、為地球、為未來，走多遠(yuǎn)？“當(dāng)我們帶著一瓶瓶海水樣品、一份份沉積物返航，其實也是帶回了更深的責(zé)任感。”