關注森林網

我已去過南極14次，為何還要有這第15次？ 我還要去第16次嗎，去挑戰南極冬季的海洋和海冰？

【編者的話】

當我們談論極地時，我們在談論什么？

中國第41次南極考察羅斯海聯合航次凱旋，已有一個多月的光景，然而，很多科考隊員的心依然留在那片充滿未知的冰海。南極，真正意義上的地球盡頭，因其獨特的地理位置、資源稟賦和科學意義，是無數人心中的“圣地”。為了避開最堅硬、最厚重、最復雜的海冰，秋冬兩季幾乎成了南極考察的“禁區”。真的勇士，敢于直面南北兩極的秋冬歲月，敢于正視風險重重的破冰之旅。

當我們不辭辛勞地跨越山海，不畏艱險地探索兩極，我們其實最想獲得哪些答案？

在這次難度和風險buff拉滿的聯合航次中，有一位“南極?？汀碧貏e有發言權，他是此航的主要發起人之一，就是本文作者上海交通大學海洋學院院長周朦教授。

（話題主持：新民晚報記者 董純蕾）

決定去南極，腦海中總會浮現冰峰、冰川、冰山和無邊海冰的景象，以及在寒冷、大風、濕冷長夜中下放儀器和生物網作業的場景。我已去過南極14次，為何還要有這第15次？

初遇南極

難忘“帕爾默號”

1992年7—8月，我第一次踏上南極之旅，搭乘的是當時最先進的美國“帕爾默號”科考破冰船的處女航次。正值深冬，南極的冰山和海冰之美讓我震撼不已。然而，科考破冰船作業時始終未能穿越南極圈，只能在無冰海區或松散海冰區活動。直到作業結束，方在探索階段穿越了南極圈，抵達100%海冰區邊緣。盡管“帕爾默號”的破冰能力已達1米，但面對0.7米厚的海冰，它開動4臺主機，反復沖擊海冰以前行，結果破了一天冰也沒能前進幾海里，最終只能放棄。不過，我還是從船長那里拿到了跨越南極圈的證明。

此后，我又分別在11—12月、1—2月、4—5月、6—7月去過南極，經歷大同小異，既有被南極美景震撼到屏住呼吸的時刻，也有遇到海冰只能無奈繞行的情況。記得有一次在6—7月，我們想前往韋德海調查陸坡流，從南極半島北端至茹安維爾島之間的南極海峽出發。當時“帕爾默號”的船長身材較矮，為了看到海冰，他需坐在高凳上，可這樣一來，他的手臂不夠長，就夠不到駕駛舵盤，于是他請我掌舵盤，整整掌了4個小時。8000多噸的巨大破冰船，在海冰上像玩具一樣被擠得左右滑動，我緊張得出了一身大汗。傍晚，船長找到我，說我們被冰脊和冰山三面包圍了，再不撤離就可能面臨當年歐內斯特?沙克爾頓船長的“堅韌號”那樣凍在冰里的處境，于是我們立刻轉向，“逃”出了韋德海。

最后一次登上“帕爾默號”科考破冰船，是2014年11—12月，我們準備去南極半島的瑪格麗特灣。出發前查了冰情，得知有不少松散海冰，便決定前往。我們一開始以10節的速度南下，開了一天還沒到灣口，松散的海冰在大風驅動下已堆積成100%實海冰，船長笑問是否準備在這過年。即刻掉頭，我們用了整整3天時間才成功撤出。南極海冰冰況瞬時即變，給船只和人員帶來了極大風險。

“雪龍2”號科考破冰船

信心滿滿

“雪龍2”號出發

今年，我充滿信心地踏上了新的南極科考之旅。我們乘坐的“雪龍2”號是我國自主建造的約1.4萬噸、破冰能力達1.5米且能雙向破冰的科考破冰船。第15次南極之旅，選擇了一般極地科考避之不及的秋季。

長期以來，南極的科考主要集中在夏季，這是一年之中海冰挑戰最小的時段。然而，站在物理—生物的綜合過程研究角度，夏季并不是最好的考察時間。秋季形成海冰時導致的深對流，是物理過程；生物量的春夏季節的積累和生物秋季垂直向深海遷移的習性，是生物過程。這些都是讓科學家躍躍欲試的研究對象。

對南極生態系統而言，秋季是重要的轉折期，從表層高生物量到幾乎空曠的生物死區，這一變化過程對生態系統適應性和碳通量機制具有重要意義。所以，我們決定秋季到南極去科考，真正揭開在這種極端環境中的生物生存之謎。

經過夏季的融化，南極海冰在3—4月進入秋天，又開始結冰。此時，冰的厚度還處于積累期，不會超過1米，所以，冰厚并非我們最大的敵人，南極極冷的下降風才是。在這個季節，南極冰蓋高原上的空氣變得又冷又重，沿著山坡下降時會形成近-30℃、風力達10級的極強下降風。預估到可能面臨這樣那樣的挑戰，我們做了種種有關海冰和極寒的預案。

“全副武裝”的甲板作業

捕魚捕蝦

挑戰大成果也豐

3月28日，到達羅斯海陸坡外100%海冰覆蓋的“開闊”海域。氣溫降至-26℃，在8級大風下，體感溫度更是低至-50℃，在后甲板作業難度極大。大家穿著保暖內衣內褲、雪地標配的企鵝服（鴨絨內膽和橘黃色防風沖鋒衣）、保暖工作鞋加2雙厚襪子、雷鋒式雪地帽和滑雪暖手套。穿上這些裝備需要10分鐘，人已滿頭大汗，但到后甲板站上5分鐘就會被凍透。作業內容看起來很有意思：捕魚捕蝦。在高寒高緯度的羅斯海，這委實是一項巨大的挑戰。

研究磷蝦和仔魚需要拖網，理論上是利用船在慢速向前開時，在船艉后留下的無冰帶讓網自由進出水面，不受海冰影響。但當我們來到船艉時，看到的卻是正中一條源源不斷的碎冰帶，大家都有點納悶。船長解釋說，“雪龍2”號船雙向破冰，所以船艉和船頭一樣尖，與傳統平底船艉不同。碎海冰在船艉2個推進器造成的水壓下從兩側進入船艉中部，形成了碎冰帶。作業時船長親自上陣，不斷調整船速和推進器方向，才在瞬息即逝的無冰時刻將磷蝦網安全放入海水中并成功收回。

但仔魚網就沒這么幸運了，回收時海冰被大風驅動，“雪龍2”號破出的水道離開船艉不遠就合攏了，拖曳漁網的鋼纜掛上了50—100米遠的海冰，海冰堅硬到能掛住1噸重的漁網而不破碎。幸在船長的冷靜指揮下，“雪龍2”號雙向破冰的能力此時也派上了大用場：船退至漁網掛住的海冰處，利用其強大的可轉向推進器在船艉后吹出開闊水塘，最終解放了漁網。但漁網里已進入了2—3立方米的海冰，網衣也被撕裂。

能否捕到磷蝦是其中最大的挑戰，南極海洋并非到處都是磷蝦，特別是夏季航次常常捕不到。很多極地生物學家認為，羅斯海內應該只有晶磷蝦，沒有南極大磷蝦。在拖網前，我們經歷了多天痛苦商討，甚至考慮過，如果捕不到南極大磷蝦或只捕到5尾磷蝦該如何分配。第一個磷蝦網上來時，海水在空氣中瞬時結冰，看到網囊中都是冰碴，難免有些失望。這些冰碴在實驗室融化后，才知道，我們捕到了近200尾磷蝦，驚喜！第二次磷蝦網取樣，更是捕獲了上萬尾南極大磷蝦，科考隊沸騰了！在羅斯海取到的磷蝦和銀魚仔魚樣品，是這個航次的重要成果之一。用學術語言來說，這是物理—生物綜合過程導致的生物在全水深的分布。南極大磷蝦季節性遷移的規律清晰可見：春夏季主要分布在陸坡外開闊海洋，秋季向近海遷移進入羅斯海。

挑戰常識

解決難題大闖關

挑戰接二連三。第二天，我們下放、回收采水器后，24個水平瓶沒有一個瓶蓋是關上的，徹底失敗。經過排查，很快發現是采水器上的釋放開關被冰凍住了。這成了一個常識考驗。因為在投放時，采水器要在-20℃的空氣中停留5—10分鐘，采水器上的水即刻成冰，進入海水后，水溫在海水冰點（約-1.9℃），冰不會融化，就凍住了釋放開關。于是全船動員，用高壓氣體吹干采水器，女生貢獻了吹風機給采水器加溫，也有用暖寶寶貼在釋放器上的。最后，利用月池間的加熱器，用1/3米直徑的塑料軟管和抽風機將暖氣引至采水器，“集中供暖”。

解決了采水器釋放開關的問題，又遇到了水在水瓶里結冰的情況，這又是一個常識考驗。海水在冰點，采水器進入-20℃的空氣中5—10分鐘內，海水失去潛熱導致取樣水瓶中的海水結冰。同樣的結冰過程也發生在外籍教授Smith的結冰—冰藻實驗中，他設計了一個3米高的桶灌滿海水研究結冰時海藻是否向冰里富集。當灌滿已在冰點的海水，在室外-20℃的大氣中，結冰迅速開始，速度之快讓他來不及取樣，海水都成了冰塊。

新的發現

破冰沒有終點

這一路故事很多，也有很多新的科學發現。在羅斯海，我們發現了很多南極銀魚的仔魚，其生物量與南極大磷蝦可以相提并論。但大磷蝦從卵長到4—5厘米需要3—4年，而銀魚仔魚從卵長到4—5厘米僅需3—4個月。我們還發現很多中型浮游動物，它們分布在整個超過1000米的水層。在春夏時，表層初級生產力豐富，中型浮游動物聚集在表層200米；進入秋天，初級生產力趨于零，中型浮游動物向深水遷移，這造成了具有重大意義的垂直生物碳通量。

航次中最值得自豪的是我國“雪龍2”號科考船的能力，在0.7米100%堆積的海冰中，只需4臺發電機中的1臺工作就能輕松前行，而其他國家的科考破冰船需要反復沖擊海冰才能緩慢前行。

頗為遺憾的是“雪龍2”號與世界上其他科考船一樣，雖然具備在大風大浪中航行和生存的能力，但不具備科考作業能力。航次的科學問題之一是研究下降風發生時海冰形成和深垂直對流過程，但我們無法在冰間湖的開闊海域、10 級大風中作業。在最近的海洋科考船和裝備研討會議上，我們提出，早期科考船設計參考軍船、貨船、漁船，設計理念局限于近海低海況作業，追求甲板干燥、人員安全，儀器設備相對簡陋，對船只穩定性和收放設備要求較低。但隨著國內外科考逐步從近海邁向深海、兩極，研究范疇拓展至基礎科學、資源開發和氣候變化等復雜領域，科研人員發現不同海況下的海洋狀態參數、海氣通量及生物習性存在巨大差異，使得海洋科考逐步向全天候轉變，急需在高海況下收放儀器設備、開展科研的能力，這將對科考船及其設備提出新的要求。

這個秋季航次，我們揭示了羅斯海冰間湖秋季的結冰和對流過程、南極大磷蝦和銀魚仔魚的分布以及浮游生物的垂直前沿。羅斯海進入秋季，春夏季積累的生物量儲存在中型浮游生物中。在3—11月的漫長秋冬季中，多少生物將死亡？過去的研究估計99%的生物將死去，而人類對極地秋冬季的生物存亡過程仍是認知盲區。我還要去第16次嗎，去挑戰南極冬季的海洋和海冰？

中國第41次南極考察羅斯海聯合航次

更多內容詳見7月2日新民晚報第9版“科技前沿”

本文作者：上海交通大學海洋學院院長、教授

欄目編輯：郜陽

文字編輯：董純蕾

圖片來源：作者供圖