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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，他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?！?/p>

但是，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，沒有任何前人的經(jīng)驗可供借鑒，每一步都充滿了未知與挑戰(zhàn)。

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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)。周朦說，他在團(tuán)隊建設(shè)之初就考慮過，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。

這是自然資源部中國第41次南極考察羅斯海聯(lián)合航次，作為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，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、泰國等9國的約50名科考人員，其中上海交大海洋學(xué)院師生10人。

南極秋冬季暗生態(tài)系統(tǒng)中，驅(qū)動海洋生物圈的有機(jī)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(yùn)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(tuán)團(tuán)迷霧，亟待科研人員去撥開。

博士生馬明瑋此前在科研工作中處理極地的樣品時，從沒想象過它們是怎么從南極送到自己手里的。親自體驗過后他才知道，自己做的每一次實驗，都是很多人的努力結(jié)晶，也讓他更加明白了文獻(xiàn)中致謝的含金量。作為海洋學(xué)院的博士生，他更加篤定了自己要在博士期間更用心投入到極地研究中的想法?！坝靡痪湓捒偨Y(jié)我的航次感受就是，在風(fēng)雪與浪濤中，觸碰夢想的極點。這不僅僅是一次航次，更是我科研之路的儀式感起點，一次深入骨血的體驗轉(zhuǎn)變，一段把‘極地’從圖文變?yōu)檎鎸嵓±淼淖晕页砷L旅程?！?/p>

從0到1：突破極地科考“季節(jié)禁區(qū)”

周朦是一位經(jīng)驗豐富的“老南極”，已去過14次南極、10次北極。他深知，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。

為什么選擇3、4月去？

上海交通大學(xué)海洋學(xué)院院長周矇教授說：“此次科考不僅使我們對于南極秋冬季的生態(tài)系統(tǒng)有了新的了解，也為我們青年科學(xué)家的培養(yǎng)提供了一次很好的機(jī)會。”

2021年上海交通大學(xué)與中國極地研究中心（以下簡稱極地中心）簽署合作共建協(xié)議，此次全新探索之旅能夠成行，正是得益于“部部共建、科教融合”的合作。

要順利開展科考，必須有一支具備多學(xué)科協(xié)同作戰(zhàn)能力的科考隊。由周朦牽頭，海洋學(xué)院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(tuán)隊。

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)，并將進(jìn)一步深入探索。

此外，秋冬季的“魔鬼西風(fēng)帶”更是令人聞風(fēng)喪膽，它對隊員們的身體和心理都是極大的考驗。在這種情況下，交大海洋學(xué)院師生以扎實的專業(yè)素養(yǎng)與跨文化協(xié)作能力，成為航次中的攻堅力量?？朔蜏?、強(qiáng)風(fēng)等極端條件，成功完成浮游生物群落結(jié)構(gòu)分析、碳通量監(jiān)測、海冰-海洋-大氣相互作用觀測等任務(wù)，并與多國科學(xué)家共享數(shù)據(jù)、協(xié)同攻關(guān)。

從10到無限：深耕極地研究探秘未來

除了科學(xué)研究之外，大家還體驗了很多在南極夏季無法體會到的特殊的美與神秘。海冰邊緣區(qū)如夢如幻的冰浪，凌晨時分神秘絢爛的極光，身姿矯健露出海面的鯨魚，冰面上行走的上千只阿德利企鵝群……這些美景不僅讓隊員們感受到了極地的魅力，更讓他們深刻體會到了科研工作的意義和價值。

值得一提的是，團(tuán)隊還特別邀請了來自不同國家和地區(qū)的科學(xué)家共同參與，并組織了“羅斯海大學(xué)”，大家分享研究發(fā)現(xiàn)，文化交融、火花碰撞，為研究激發(fā)出更多的可能性和創(chuàng)新性。

然而，對所有隊員來說，航次有個最大的挑戰(zhàn)——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CTD的電導(dǎo)率池、采水瓶的釋放器多次出現(xiàn)結(jié)冰或凍結(jié)的現(xiàn)象，導(dǎo)致儀器正常工作受阻；采水瓶放水口在低溫時也會結(jié)冰，影響了正常的取水工作。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。舯部甲板艙門的液壓閥門也因嚴(yán)寒而損壞，艙門無法打開操作……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，順利化解危機(jī)。比如在CTD下放前利用暖風(fēng)機(jī)對儀器持續(xù)加熱，用擋板遮蔽儀器抵御寒風(fēng)；采水器回收后，用月池的暖風(fēng)管、自己寢室的電吹風(fēng)，一起加熱采水器……

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。同時，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(yùn)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(jī)碳埋藏的熱點區(qū)域。

正是上海交通大學(xué)海洋學(xué)院和中國極地研究中心發(fā)起、推動了此航次項目，并深度參與航次策劃、論證、籌備、組織、執(zhí)行的全過程。面對未知與困惑，團(tuán)隊以科學(xué)家的執(zhí)著突破“季節(jié)禁區(qū)”，在-20℃至-28℃的秋季極寒環(huán)境中，完成了從理論構(gòu)想到實踐落地的跨越。

從1到10：全學(xué)科打造極地研究“交大艦隊”

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。航次還發(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，揭示了在我們航次到達(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。

航次調(diào)查還發(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)。

科考船在破冰前進(jìn)（上海交大供圖）

“為什么不組織一次南極秋冬季科考呢？”上海交大海洋學(xué)院院長周朦一直在思考這個可能。

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被視作“不可能完成的任務(wù)”。也正是如此，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。

在這40多天的科考之旅中，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。他說：“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。但正是在這樣的極端環(huán)境中，我學(xué)會了堅持、敬畏與合作。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)?！?/p>

海洋學(xué)院進(jìn)行過精心的監(jiān)測，3、4月份是整個生態(tài)系統(tǒng)從高度活躍向黑暗系統(tǒng)轉(zhuǎn)化的重要過程，從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，3、4月份的監(jiān)測數(shù)據(jù)有一個直線下降的過程，揭示其間的過程和機(jī)制正是此次科考期待探索的問題。

極地科考是人類探索自然奧秘、探求新發(fā)展空間的重要領(lǐng)域，在我國極地考察40年之際，周朦提出“探秘南極、突破極限”的大膽科學(xué)構(gòu)想，與極地中心規(guī)劃布局不謀而合。在極地中心的牽頭推動下，航次最終破冰前行。此次航次由極地中心精心組織實施，極地中心何劍鋒研究員（海洋學(xué)院雙聘教師）擔(dān)任本航次首席科學(xué)家，周朦擔(dān)任首席科學(xué)家顧問，海洋學(xué)院張召儒教授擔(dān)任首席科學(xué)家助理。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，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(yùn)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(qiáng)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。

突破南極科考的“季節(jié)禁區(qū)”，上海交通大學(xué)海洋學(xué)院師生參加的南極地區(qū)秋季羅斯海極寒環(huán)境下的科考順利完成了20天連續(xù)觀測，并圓滿結(jié)束，近日科考隊順利歸來。