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，夏季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。自然资源部中国第41次南极考察罗斯海联合航次直面挑战了这项“不可能”，这也是国际上首次以南极边缘海秋季生态系统为研究对象的跨国联合科考行动。

6月6日，记者从上海交通大学获悉，自然资源部中国第41次南极考察罗斯海联合航次于近日圆满收官，航次汇聚中国、美国、英国、澳大利亚、新西兰、挪威、韩国、马来西亚、泰国9国的约50名科考人员，其中来自上海交通大学海洋学院师生10人。

上海交通大学海洋学院和中国极地研究中心发起、推动了此航次项目，深度参与航次策划、论证、筹备、组织、执行的全过程，最终在秋季罗斯海极端环境下顺利完成了20天的连续观测。面对未知与困惑，团队以科学家的执着突破“季节禁区”，在-20℃至-28℃的秋季极寒环境中，完成了从理论构想到实践落地的跨越。

从零到一

敢为人先，突破极地科考“季节禁区”

“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”，已去过14次南极、10次北极。他深知，在漫长的秋冬季节，南极边缘海存在着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及垂直碳通量的？冬季的何种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，亟待科研人员去拨开。

然而，若要发起南极的秋冬季航次，意味着要冒着极端低温、大风和海冰密集度高的巨大挑战，这对科考船的保障能力和科考队员的抗逆能力而言，都是前所未有的严峻考验。在中国的极地科考历史上，这尚属首次，没有任何前人的经验可供借鉴，一切都需要考察队和科研人员自己去摸索、去尝试，如同在黑暗中摸索前行，每一步都充满了未知与挑战。

2021年上海交通大学与中国极地研究中心（以下简称极地中心）签署合作共建协议，此次全新探索之旅能够成行，深深得益于“部部共建、科教融合”的合作。在极地中心的牵头推动下，航次最终破冰前行。此次航次由极地中心精心组织实施，极地中心何剑锋研究员（海洋学院双聘教师）担任本航次首席科学家，海洋学院周朦院长担任首席科学家顾问，张召儒教授担任首席科学家助理。

从一到十

全学科攻坚，打造极地研究“交大舰队”

一支好的队伍是能打胜仗的关键，而一支能打胜仗的队伍，必须具备多学科协同作战的能力。上海交通大学海洋学院由周朦院长牵头，组建了一支覆盖海洋生态、物理海洋、生物地球化学等领域的全学科团队。成员中既有深耕罗斯海研究十余年的资深学者，也有首次踏足极地的青年科研人员，形成了老中青相结合、经验与创新相融合的架构。周朦院长在团队组建之初，便有着清晰的布局构想：以多学科交叉融合为突破口，围绕南大洋秋季黑暗季节的生态系统动力学过程和碳埋藏等核心科学问题，展开全方位、深层次的研究。他强调团队成员之间的贯穿性与关联性，鼓励大家在各自擅长的领域深耕细作的同时，加强交流与合作，形成强大的研究合力。

作为本次考察的首席科学家助理，张召儒负责协调组织参加航次的国际科学家的调查任务，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。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CTD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观测资料。

钟贻森副教授负责夜班CTD设备系统下放以及走航ADCP观测的任务，夜间作业时更低的气温与能见度给仪器下放带来了更大的挑战，但夜间通常是海洋生物觅食最为活跃的时刻。近年来钟贻森一直与Walker Smith教授合作开展罗斯海混合调控下的物理-生物耦合过程的研究，这次他携带的湍流仪由于秋季恶劣的天气与密集的海冰无法安全操作，成为了他任务中一个不小的遗憾，不过这次他为Smith教授制作的一个新型培养设备却派上了大用场。

被称为“罗斯海先生”的Walker Smith教授这次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的生物获取海冰中的有机物食物来源至关重要，Smith教授想估算有机物能以多快的速率进入海冰当中。钟贻森副教授协助他完成了实验，实验过程复杂而精细：需要先将表层海水采集到大约两米高的水管中，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是否会对藻类产生富集作用。

值得一提的是，团队还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”，大家分享研究发现，文化交融、火花碰撞，为研究激发出更多的可能性和创新性。

然而，对所有队员来说，航次有个最大的挑战——在冰区作业时要面对极端低温，很多设备使用出现问题，对考察作业带来很大的影响。比如CTD的电导率池、采水瓶的释放器多次出现结冰或冻结的现象，导致仪器正常工作受阻；采水瓶放水口在低温时也会结冰，影响了正常的取水工作。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进很多冰而严重损坏，磷虾网回收时被冰困住。舯部甲板舱门的液压阀门也因严寒而损坏，舱门无法打开操作……重重阻碍并没有难倒大家，从船长水手到科学家，所有人都集思广益，顺利化解危机。比如在CTD下放前利用暖风机对仪器持续加热，用挡板遮蔽仪器抵御寒风；采水器回收后，用月池的暖风管、自己寝室的电吹风，一起加热采水器……

此外，秋冬季的“魔鬼西风带”更是令人闻风丧胆，它对队员们的身体和心理都是极大的考验。在这种情况下，交大海洋学院师生以扎实的专业素养与跨文化协作能力，成为航次中的攻坚力量。克服低温、强风等极端条件，成功完成浮游生物群落结构分析、碳通量监测、海冰-海洋-大气相互作用观测等任务，并与多国科学家共享数据、协同攻关。

从十到无限

深耕极地，书写自然探秘“未来篇章”

在这个航次中，海洋学院的老师们及国外合作者获得了一些重要的科学发现，正在开展深入探索。调查结果发现，相对于罗斯海其他区域，在南极的“造冰工厂”——冰间湖区域的水体性质和浮游生物在垂直方向的分布上更为均一，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。同时，在冰间湖发现了暖的绕极深层水入侵信号以及冷的冰架融水信号，这些过程对海洋深对流及其驱动下的大洋底层水——南极底层水的生成会产生重要作用。

航次还发现，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富的分布，揭示了在我们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；这里的浮游植物量相对于其他区域偏低，揭示了磷虾对浮游动物及碎屑的大量摄食活动，生态系统被下行控制过程所主导。

除了科学研究之外，大家还体验了很多在南极夏季无法体会到的特殊的美与神秘。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，冰面上行走的上千只阿德利企鹅群……这些美景不仅让队员们感受到了极地的魅力，更让他们深刻体会到了科研工作的意义和价值。

在这40多天的科考之旅中，博士生隋维康第一次真正体会到“极地”两个字的分量，也第一次深切地感受到：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。 “风雪是日常，冰封是常态，零下二十多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。那些曾经在课堂上学到的知识，在南极变成了一项项紧迫而真实的任务。”在罗斯海冰间湖采样时，感受着在遥远的世界尽头，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，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——南极的美，不仅在它的孤寂与神秘，更在于它对人类提出的追问：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。”

记者 程媛媛

学校供图