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海冰边缘区如梦如幻的冰浪，凌晨时分神秘绚烂的极光，身姿矫健露出海面的鲸鱼，行走冰面的上千只阿德利企鹅……这些在南极夏季无法体验的美与神秘，更蕴藏着科学研究的未解之谜。在“无人区”甚至“不毛之地”迎冬，90%生物量都会消失，又如何重现？

“雪龙2号”本月返航上海之前，自然资源部中国第41次南极考察罗斯海联合航次已在南极洲圆满收官。此次跨国联合科考行动，在国际上首次以南极边缘海的秋季生态系统为研究对象，汇聚中国、美国、英国、澳大利亚、新西兰、挪威、韩国、马来西亚、泰国9国约50名科考人员，其中来自上海交通大学海洋学院的师生就有10人。

海洋学院和中国极地研究中心发起的航次项目中，团队勇闯南极科考的“季节禁区”，在秋季罗斯海-20℃至-28℃的极端环境下顺利完成了20天的连续观测，完成了从理论构想到实践落地的跨越，并为未来可能的冬季科考进行了“破冰”。

特定时空突破“未至之境”

长久以来，传统南极科考大多集中在夏季开展。受极寒气候与复杂海况的双重制约，这一适宜季节以外的南极科考被视作“不可能完成的任务”。正因如此，南极秋季观测数据极度匮乏，导致人类对该时段的自然过程研究不足、认知有限。

周朦（右）、钟贻森在工作中。

“为什么不组织一次南极秋冬季科考呢？”这个念头，如同种子一般，在上海交大海洋学院院长周朦的脑海中不断生根发芽。周朦是一位经验丰富的“老南极”，这次之前已去过14次南极、10次北极。他深知，在漫长的秋冬季节，南极边缘海存在一个活跃的暗生态系统，其中涵盖了磷虾、鱼类、鸟类和哺乳动物等众多生物。

南极秋冬季暗生态系统中，驱动海洋生物圈的有机质和能量究竟从何而来？结冰、深对流和混合等过程又是如何影响海洋生物输运，以及垂直碳通量？冬季的怎样过程决定了浮游生物种群结构，进而影响次年春季的生产力？这一系列错综复杂的科学问题，犹如一团团迷雾，亟待科研人员拨开。

时间之外，为什么选择罗斯海？周朦认为，罗斯海在南极科考领域占据着举足轻重的地位。它是各国在南极边缘海研究的热点区域，也是全球大洋底层水——南极底层水的重要生成地，对全球热盐环流和气候变化的影响重大。同时，它还是南大洋生物生产力最强的区域之一，拥有丰富的生物资源，其生态系统的运行过程至关重要。

中国极地科考历史上的首次南极秋冬季航次，得益于上海交通大学与中国极地研究中心“部部共建、科教融合”的合作，为此周朦牵头组建起一支覆盖海洋生态、物理海洋、生物地球化学等领域的全学科团队，并由极地中心研究员、海洋学院双聘教师何剑锋担任航次首席科学家。

“破冰舰队”开“罗斯海大学”

在令人闻风丧胆的秋冬季“魔鬼西风带”中，对所有队员来说，航次有个最大的挑战——在冰区作业时面对极端低温，船上很多设备出现问题，对考察作业带来很大影响。

比如进入冰区没多久船上的走航水就冻住了，实验室的下水管路也被冻住；中层渔网回收时因为很多冰进入而严重损坏，磷虾网回收时被冰困住；舯部甲板舱门的液压阀门还因严寒而损坏，舱门无法打开操作……但重重阻碍并没有难倒大家，从船长水手到科学家，所有人集思广益，甚至使用自己寝室的电吹风，顺利化解危机。

张召儒在工作中。

作为此次考察的首席科学家助理，张召儒教授负责协调组织参加航次的国际科学家调查任务，同时在航次中承担海洋温盐深剖面仪（CTD）和下放式海流剖面仪（LADCP）的观测任务。近十年来，张召儒一直从事南极底层水在罗斯海冰间湖的生成过程和输送过程，但南极底层水在南极秋季开始生成，因此以往的常规夏季考察航次无法观测该过程。

在现场调查和观测中，张召儒看到了秋季冰间湖强烈的海气热交换和产冰过程、冰间湖深层南极底层水源水团的大量存在、陆坡区南极底层水在底边界层的强混合等现象，为深入研究南极底层水的形成机制和动力学过程收集了宝贵的现场资料。

这次，被称为“罗斯海先生”的沃克·史密斯（Walker Smith）教授做了一次全新的尝试——“碎屑冰生成实验”。海面结冰过程对于南极冬季生物获取海冰中的有机物食物来源至关重要，史密斯教授希望估算有机物能以多快的速率进入海冰中。

钟贻森副教授协助他完成了实验，实验过程复杂而精细：先将表层海水采集到大约2米高的水管中，在户外静置一段时间，让海水逐渐结冰。随后，分别采集管中表层的冰和水，进一步过滤海冰融水和表层水以获取藻类样品，通过对比观测来探究生冰过程，会否对藻类产生富集作用。

有意思的是，“破冰舰队”特别邀请了来自不同国家和地区的科学家共同参与，并组织了“罗斯海大学”分享研究发现，文化交融、火花碰撞，共享数据、协同攻关，激发出更多的可能性和创新性。

“造冰工厂”带回数千份样本

“直到今天，船已靠岸，但我的心仍留在那片浩瀚而神秘的南极冰海。”风雪是日常，冰封是常态。航次中，海洋学院的老师们及国外合作者获得一些重要的科学发现，正在对数千份生物和环境样本开展深入探索。

交大博士生隋维康第一次真正体会“极地”两个字的分量：科学不仅是实验室里的公式和图表，更是风雪中一锹一锹挖出来的、靠双手和意志完成的探索。“零下二十多摄氏度的寒风穿透防寒服，冻得人几乎说不出话来。但正是在这样的极端环境中，我学会了坚持、敬畏与合作。”

南极磷虾。

在罗斯海冰间湖采样时，幽蓝色的宁静海水中一群南极磷虾在灯光下跳跃着闪闪发光的情境，让他突然明白为什么无数科学家愿意花几十年时间坚守在这片冰雪大陆——你愿意为科学、为地球、为未来，走多远？“当我们带着一瓶瓶海水样品、一份份沉积物返航，其实也是带回了更深的责任感。”

航次调查结果显示，相对于罗斯海其他区域，在南极“造冰工厂”——冰间湖区域的水体性质和浮游生物在垂直方向分布上更为均一，平时多生活在海洋上层、运动能力弱的小型浮游动物，在海洋深层和底层的数量更加丰富。这些都揭示了在秋冬季，冰间湖强烈的结冰过程所驱动的海洋深对流活动对海水物理性质、生物分布和越冬过程的影响。

考察也发现，冰间湖中的营养盐浓度与其他海域差异显著，浮游动物在全水深中丰度分布，揭示了在此航次到达前曾经发生过的活跃生物过程。这些显示出罗斯海冰间湖海域特殊的生态过程，为全面认知南极边缘海的生物地球化学循环提供了重要观测结果。

航次调查还发现，罗斯海的西北陆坡区存在南极大磷虾的大量聚集，海洋环流的格局对该磷虾“热点”区域的形成具有潜在的重要作用。而同时，这里的浮游植物量相对于其他区域偏低，揭示出磷虾对浮游动物及碎屑的大量摄食活动。

原标题：《勇闯南极科考“季节禁区”，90%生物量都消失了，九国联合航次有何零的突破》

图片来源：除署名外，受访高校

来源：作者：解放日报 徐瑞哲