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暗夜破冰,勇探极境——上海交通大学师生完成中国第41次南极考察罗斯海秋季航次纪实

观沧海

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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。在极寒与黑夜交织的南极秋季,上海交通大学海洋学院的一支破冰者团队圆满完成了一次意义非凡的科学远征。

由上海交通大学海洋学院与中国极地研究中心联合发起的中国第41次南极考察罗斯海联合航次,日前顺利收官。作为国际上首个聚焦南极边缘海秋季生态系统的跨国联合科考项目,该航次汇聚了来自中国、美国、英国、澳大利亚、新西兰、挪威、韩国、马来西亚、泰国九国的近五十名科考人员,其中十位来自上海交大。这不仅是一项前所未有的科研实践,也标志着中国极地科考实现了从夏季窗口全年覆盖的重大跨越。

破冰起航:走出“季节禁区”

南极传统科考大多集中在夏季,秋冬航次因气候恶劣和海况复杂长期被视为禁区。而正是在这片鲜有人涉足的冰封海域中,藏着影响全球海洋生态的重要过程。

为什么不能在秋冬季节开展科考?这个问题在海洋学院院长周朦心中逐渐生根发芽。作为一位多次前往南北极的极地科考专家,他深知,南极边缘海在秋冬季节孕育着一个活跃的暗生态系统,驱动这一系统的有机质来源、生物能量转化机制、碳通量变化等问题仍旧扑朔迷离。

罗斯海,是南极底层水的重要生成地,是全球热盐环流的核心区域,也是南大洋生物生产力最高的海域之一。2021年,交大与中国极地中心联合签署共建协议,为此次探索之旅提供了制度保障。在极地中心牵头下,周朦与何剑锋两位科学家分别担任首席科学家顾问与首席科学家,张召儒教授担任首席科学家助理,团队合力完成从构想到执行的艰难跃迁。

全学科协同:打造“交大舰队”

在南极冰海的严峻考验中,一支由海洋生态、物理海洋、生物地球化学等领域专家组成的交大舰队应运而生。团队成员中既有久经沙场的极地老将,也有首次登船的青年才俊,共同构建起一支经验与活力兼具的科研力量。

召儒教授协调国际科考任务,承担CTDLADCP等核心设备操作。她在冰间湖和陆坡区域观察到南极底层水的源水团及其强烈的混合现象,为大洋底层水的生成和输送研究提供了关键实测支撑。

CTD下放

副教授钟贻森克服夜间作业环境,协助国际著名海洋学家Walker Smith开展碎屑冰生成实验,探索有机物进入海冰的机制。虽然部分仪器受限于天气未能使用,但其为Smith教授制作的培养设备成功投入应用。

冯媛媛副教授调查浮游植物生物量与种群结构变化,发现秋季浮游植物生物量较夏季大幅下降,主导种群从南极棕囊藻转变为硅藻类群,显示生态系统在秋季的演替特征。

张瑞峰研究员聚焦南大洋海水中铁等痕量元素的分布,在实验室搭建洁净帐篷以确保数据精准,力求获得高质量数据支撑南极生态系统研究。

朱一无老师利用LISSTLOPC等现代光学仪器,对浮游植物、浮游动物及颗粒碳进行现场高密度测量,为生态系统变化研究提供新视角。

实验师晏茂军负责营养盐的现场分析工作,营养盐是海洋生产力与生态系统研究的基础参数,他的高效检测与分析保障了数据的及时性与准确性。

团队中还包括博士生马明玮与隋维康等青年科研人员。他们不仅承担采样与测量任务,也在极地风雪中体验科研的真实与崇高。

重重考验:在极寒中奋战

进入冰区后,寒潮与强风轮番袭击。走航水系统冻结、实验室管道堵塞、CTD设备结冰、渔网被冰卡住、舱门液压系统失灵……航次一度陷入困境。

科研团队各显其能,用暖风机、电吹风、热水、挡板等手段进行设备除冰保温,船员与科学家携手共克难关,将原本可能中断的任务逐一完成。

最令人胆寒的是魔鬼西风带,昼夜颠倒、风雪不断,极度考验人的体力和意志。然而正是在这种极端环境中,交大科研团队展现出卓越的执行力与组织力,圆满完成生态观测、碳通量调查与冰--气交互监测等各项任务。

科研突破:打开冰封海域的秘密

航次取得了一系列关键性科研成果:

冰间湖区域水体垂直分布更为均一,小型浮游动物在深层的数量显著增加,反映出冰间湖强烈结冰与深对流过程对生物分布的重要作用。

在冰间湖确认存在绕极深层暖水的入侵信号与冰架融水的信号,为认知影响南极底层水生成的因素提供了观测支撑。

冰间湖的营养盐浓度显著异于其他区域,浮游动物的全水深分布说明航次前已有活跃生物过程。

在西北陆坡区还发现了大磷虾的大量聚集,而浮游植物较低的数量提示生态系统正在经历下行控制”——由消费者主导生产者结构。

这些数据弥补了南极秋季观测空白,为海洋碳循环模型和全球气候模型的构建和改进提供重要输入,显著提升了我国极地现场观测能力。

成长与感悟:科研之路的精神洗礼

博士生马明玮第一次真正理解了实验室样品背后的艰辛。他说:每一次实验都承载着无数人在风雪中的付出。

博士生隋维康写下航次感言:风雪是日常,冰封是常态。曾经课堂里的知识,在南极变成了每一次真实的任务。他在冰间湖的幽蓝海水中看见磷虾跃动的画面,心中升起一股强烈的敬畏与责任感。

罗斯海大学成为另一个亮点。中外科学家在船上共话科研、分享文化,彼此启发,激发合作潜能。

罗斯海大学开学典礼

结语:破冰者的未来征程

此次航次不仅是一次科研实践,更是一次科研精神的淬炼。它见证了中国科学家首次在南极秋季完成系统性观测任务,也印证了上海交大团队在极地科考中的组织力、专业度与国际影响力。

零的突破十的协同,再迈向无限可能,上海交大用行动诠释了破冰者的精神,写下属于新时代科研工作者的极地篇章。

未来,交大海洋学院将继续以极地为课堂,以全球为视野,深入开展南大洋生态系统与碳循环研究,推动国际合作,助力人类进一步理解与守护这颗蓝色星球。

此次航次的顺利完成,不仅是上海交通大学在极地科研领域的重要里程碑,更体现了中国在全球气候治理和极地事务中日益增强的科研组织力与战略引领力,为构建人类命运共同体注入了坚实的科学力量。

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