海冰邊緣區如夢如幻的冰浪，凌晨時分神秘絢爛的極光，身姿矯健露出海面的鯨魚，行走冰面的上千只阿德利企鵝……這些在南極夏季無法體驗的美與神秘，更蘊藏著科學研究的未解之謎。在“無人區”甚至“不毛之地”迎冬，90%生物量都會消失，又如何重現？

“雪龍2號”本月返航上海之前，自然資源部中國第41次南極考察羅斯海聯合航次已在南極洲圓滿收官。此次跨國聯合科考行動，在國際上首次以南極邊緣海的秋季生態系統為研究對象，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國約50名科考人員，其中來自上海交通大學海洋學院的師生就有10人。

海洋學院和中國極地研究中心發起的航次項目中，團隊勇闖南極科考的“季節禁區”，在秋季羅斯海-20℃至-28℃的極端環境下順利完成了20天的連續觀測，完成了從理論構想到實踐落地的跨越，并為未來可能的冬季科考進行了“破冰”。

特定時空突破“未至之境”

長久以來，傳統南極科考大多集中在夏季開展。受極寒氣候與復雜海況的雙重制約，這一適宜季節以外的南極科考被視作“不可能完成的任務”。正因如此，南極秋季觀測數據極度匱乏，導致人類對該時段的自然過程研究不足、認知有限。

周朦（右）、鐘貽森在工作中。

“為什么不組織一次南極秋冬季科考呢？”這個念頭，如同種子一般，在上海交大海洋學院院長周朦的腦海中不斷生根發芽。周朦是一位經驗豐富的“老南極”，這次之前已去過14次南極、10次北極。他深知，在漫長的秋冬季節，南極邊緣海存在一個活躍的暗生態系統，其中涵蓋了磷蝦、魚類、鳥類和哺乳動物等眾多生物。

南極秋冬季暗生態系統中，驅動海洋生物圈的有機質和能量究竟從何而來？結冰、深對流和混合等過程又是如何影響海洋生物輸運，以及垂直碳通量？冬季的怎樣過程決定了浮游生物種群結構，進而影響次年春季的生產力？這一系列錯綜復雜的科學問題，猶如一團團迷霧，亟待科研人員撥開。

周朦。賴鑫琳 攝

時間之外，為什么選擇羅斯海？周朦認為，羅斯海在南極科考領域占據著舉足輕重的地位。它是各國在南極邊緣海研究的熱點區域，也是全球大洋底層水——南極底層水的重要生成地，對全球熱鹽環流和氣候變化的影響重大。同時，它還是南大洋生物生產力最強的區域之一，擁有豐富的生物資源，其生態系統的運行過程至關重要。

中國極地科考歷史上的首次南極秋冬季航次，得益于上海交通大學與中國極地研究中心“部部共建、科教融合”的合作，為此周朦牽頭組建起一支覆蓋海洋生態、物理海洋、生物地球化學等領域的全學科團隊，并由極地中心研究員、海洋學院雙聘教師何劍鋒擔任航次首席科學家。

“破冰艦隊”開“羅斯海大學”

在令人聞風喪膽的秋冬季“魔鬼西風帶”中，對所有隊員來說，航次有個最大的挑戰——在冰區作業時面對極端低溫，船上很多設備出現問題，對考察作業帶來很大影響。

比如進入冰區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；中層漁網回收時因為很多冰進入而嚴重損壞，磷蝦網回收時被冰困住；舯部甲板艙門的液壓閥門還因嚴寒而損壞，艙門無法打開操作……但重重阻礙并沒有難倒大家，從船長水手到科學家，所有人集思廣益，甚至使用自己寢室的電吹風，順利化解危機。

張召儒在工作中。

作為此次考察的首席科學家助理，張召儒教授負責協調組織參加航次的國際科學家調查任務，同時在航次中承擔海洋溫鹽深剖面儀（CTD）和下放式海流剖面儀（LADCP）的觀測任務。近十年來，張召儒一直從事南極底層水在羅斯海冰間湖的生成過程和輸送過程，但南極底層水在南極秋季開始生成，因此以往的常規夏季考察航次無法觀測該過程。

在現場調查和觀測中，張召儒看到了秋季冰間湖強烈的海氣熱交換和產冰過程、冰間湖深層南極底層水源水團的大量存在、陸坡區南極底層水在底邊界層的強混合等現象，為深入研究南極底層水的形成機制和動力學過程收集了寶貴的現場資料。

這次，被稱為“羅斯海先生”的沃克·史密斯（Walker Smith）教授做了一次全新的嘗試——“碎屑冰生成實驗”。海面結冰過程對于南極冬季生物獲取海冰中的有機物食物來源至關重要，史密斯教授希望估算有機物能以多快的速率進入海冰中。

鐘貽森副教授協助他完成了實驗，實驗過程復雜而精細：先將表層海水采集到大約2米高的水管中，在戶外靜置一段時間，讓海水逐漸結冰。隨后，分別采集管中表層的冰和水，進一步過濾海冰融水和表層水以獲取藻類樣品，通過對比觀測來探究生冰過程，會否對藻類產生富集作用。

有意思的是，“破冰艦隊”特別邀請了來自不同國家和地區的科學家共同參與，并組織了“羅斯海大學”分享研究發現，文化交融、火花碰撞，共享數據、協同攻關，激發出更多的可能性和創新性。

何劍鋒。賴鑫琳 攝

“造冰工廠”帶回數千份樣本

“直到今天，船已靠岸，但我的心仍留在那片浩瀚而神秘的南極冰海。”風雪是日常，冰封是常態。航次中，海洋學院的老師們及國外合作者獲得一些重要的科學發現，正在對數千份生物和環境樣本開展深入探索。

交大博士生隋維康第一次真正體會“極地”兩個字的分量：科學不僅是實驗室里的公式和圖表，更是風雪中一鍬一鍬挖出來的、靠雙手和意志完成的探索。“零下二十多攝氏度的寒風穿透防寒服，凍得人幾乎說不出話來。但正是在這樣的極端環境中，我學會了堅持、敬畏與合作。”

南極磷蝦。

在羅斯海冰間湖采樣時，幽藍色的寧靜海水中一群南極磷蝦在燈光下跳躍著閃閃發光的情境，讓他突然明白為什么無數科學家愿意花幾十年時間堅守在這片冰雪大陸——你愿意為科學、為地球、為未來，走多遠？“當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任感。”

航次調查結果顯示，相對于羅斯海其他區域，在南極“造冰工廠”——冰間湖區域的水體性質和浮游生物在垂直方向分布上更為均一，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量更加豐富。這些都揭示了在秋冬季，冰間湖強烈的結冰過程所驅動的海洋深對流活動對海水物理性質、生物分布和越冬過程的影響。

考察也發現，冰間湖中的營養鹽濃度與其他海域差異顯著，浮游動物在全水深中豐度分布，揭示了在此航次到達前曾經發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過程，為全面認知南極邊緣海的生物地球化學循環提供了重要觀測結果。

航次調查還發現，羅斯海的西北陸坡區存在南極大磷蝦的大量聚集，海洋環流的格局對該磷蝦“熱點”區域的形成具有潛在的重要作用。而同時，這里的浮游植物量相對于其他區域偏低，揭示出磷蝦對浮游動物及碎屑的大量攝食活動。

原標題：《勇闖南極科考“季節禁區”，90%生物量都消失了，九國聯合航次有何零的突破》

圖片來源：除署名外，受訪高校

來源：作者：解放日報 徐瑞哲