趙軍

(自然資源部第二海洋研究所,浙江 杭州 310012)

2020/2021 年度實施的中國第37 次南極科學(xué)考察執(zhí)行“一船兩站四?！笨瓶既蝿?wù)。考察隊下設(shè)7 個船、站、隊,由來自45 家單位的152 人組成。考察隊于2020年11月10日自上海出發(fā),航程3.6 萬余海里,4次穿越西風(fēng)帶,在全球新冠肺炎疫情肆虐的背景下,克服國外南極考察站、船出現(xiàn)疫情威脅的影響,在普里茲灣、宇航員海、南極半島和阿蒙森海等4 個海域開展南極海洋環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)綜合調(diào)查,順利完成中山站、長城站物資補給和人員輪換,成功實施澳大利亞戴維斯站病員救援行動、完成西風(fēng)帶監(jiān)測浮標(biāo)回收和協(xié)助智利考察站運輸發(fā)電機等突發(fā)任務(wù),于2021年5月7日順利返抵上海,歷時179 天。

1 科考內(nèi)容

中國第37 次南極科學(xué)考察系由“雪龍2”號單船完成歷時最長的南極科學(xué)考察任務(wù)。開展了南極宇航員海、阿蒙森海專項調(diào)查*; 實施了普里茲灣、南極半島海域業(yè)務(wù)化調(diào)查; 實施了南極長城站和中山站的業(yè)務(wù)化觀/監(jiān)測; 兼顧完成南極考察后勤保障任務(wù)。本次考察圍繞全球氣候變化及南極海洋生態(tài)環(huán)境變化等全球熱點問題,通過斷面調(diào)查、定點長期觀測和走航觀測等方式獲取了調(diào)查海域的海洋初級生產(chǎn)力、浮游生物、底棲生物、微生物、南極磷蝦、魚類、鳥類、哺乳類等南極海洋生態(tài)系統(tǒng)的各個層面,以及海冰、水文、氣象、海水化學(xué)、海底底質(zhì)、地形地貌、微塑料等各個環(huán)境要素的相關(guān)數(shù)據(jù),為查明南極重點海域基礎(chǔ)生態(tài)系統(tǒng)以及水體和底質(zhì)環(huán)境特征、評估全球氣候變化對南極重點海域海洋環(huán)境、特殊生境的關(guān)鍵物種、關(guān)鍵生態(tài)過程的影響提供了基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。

2 執(zhí)行情況

考察隊堅決貫徹落實自然資源部部署,按照國家海洋局極地考察辦公室和中國極地研究中心要求,切實加強考察安全工作,嚴(yán)守安全底線。面對全球新冠肺炎疫情肆虐和國外南極考察站、船出現(xiàn)疫情威脅的嚴(yán)峻形勢,考察隊按照《中國第37 次南極考察新冠肺炎疫情防控工作方案》的部署和要求,在?？客飧酆湍蠘O現(xiàn)場作業(yè)中實施嚴(yán)密管控措施,實現(xiàn)了考察隊新冠肺炎“零感染”。

2.1 南大洋專項

2.1.1 宇航員海綜合調(diào)查

完成了6 條斷面34 個站位的多學(xué)科綜合調(diào)查。布放CTD 并采水42 次,浮游生物垂直拖網(wǎng)36 次、多聯(lián)網(wǎng)6 次,共獲取溫/鹽/深剖面數(shù)據(jù)34 組,采集了營養(yǎng)鹽、溶解氧、微量元素等9 個化學(xué)環(huán)境參數(shù)樣品2100 余份,浮游細菌、微微型浮游生物、小型浮游植物、中大型浮游動物等樣品600 余組,葉綠素樣品300 余份,總生產(chǎn)力樣品120 余份; 中層魚類拖網(wǎng)10 次; 布放延繩釣魚類采樣1 站; 浮游魚類Bongo 網(wǎng)2 次; 磷蝦拖網(wǎng)26 次,并獲取了5 條斷面磷蝦聲學(xué)數(shù)據(jù); 觀測到南極鹱等25 種鳥類; 完成3個位點企鵝棲息地航拍工作; 觀測到哺乳類5 種; 底棲生物拖網(wǎng)5 次,在水深大于1500 m 的深海海底捕獲多種底棲生物; 沉積物柱狀采樣3 次、箱式采樣8 次、多管采樣3 次; 開展了3 個區(qū)塊的海洋地球物理調(diào)查,完成多波束全覆蓋調(diào)查測線約1300 km,淺地層剖面調(diào)查約60 km,測區(qū)面積共約5600 km2; 微塑料拖網(wǎng)4 次; 布放潛標(biāo)3 套。

2.1.2 阿蒙森海綜合調(diào)查

完成了5 條斷面18 個站位的多學(xué)科綜合調(diào)查。布放CTD 并采水20 次,浮游生物垂直拖網(wǎng)18 次、多聯(lián)網(wǎng)3 次,共獲取溫/鹽/深剖面數(shù)據(jù)18 組,采集了營養(yǎng)鹽、溶解氧、微量元素等9 個化學(xué)環(huán)境參數(shù)樣品1200 余份,浮游細菌、微微型浮游生物、小型浮游植物、中大型浮游動物等樣品近300 組,葉綠素樣品250 余份,總生產(chǎn)力樣品24 份; 中層魚類拖網(wǎng)7 次; 磷蝦拖網(wǎng)20 次; 觀測到南極鹱等14種鳥類; 觀測到哺乳類1 種; 底棲生物拖網(wǎng)4 次; 沉積物柱狀采樣2 次、箱式采樣4 次、多管采樣1 次; 開展了1 個區(qū)塊的地球物理調(diào)查,獲取多波束測線長度約740 km,面積約1400 km2; 微塑料拖網(wǎng)3 次; 布放深水潛標(biāo)2 套、冰海界面浮標(biāo)1 套、海洋剖面浮標(biāo)1 個、表層漂流浮標(biāo)13 個、拋棄式溫鹽深儀33 個。

2.2 業(yè)務(wù)化調(diào)查

2.2.1 普里茲灣綜合調(diào)查

完成了10 個站位的多學(xué)科綜合調(diào)查。布放CTD 并采水10 次; 浮游生物垂直拖網(wǎng)10 次、多聯(lián)網(wǎng)2 次; 中層魚類拖網(wǎng)2 次; 浮游魚類拖網(wǎng)1 次; 磷蝦拖網(wǎng)2 次; 觀測到南極鹱等11 種鳥類; 觀測到哺乳類2 種; 底棲生物拖網(wǎng)3 次; 沉積物柱狀采樣1 次、箱式采樣3 次; 微塑料拖網(wǎng)3 次; 完成4 個頻率科學(xué)魚探儀校準(zhǔn)工作; 回收1 套和布放2 套潛標(biāo)。

2.2.2 南極半島海域綜合調(diào)查

完成了2 條斷面13 個站位的多學(xué)科綜合調(diào)查。布放CTD 并采水13 次; 浮游生物垂直拖網(wǎng)13 次; 中層魚類拖網(wǎng)2 次; 浮游魚類Bongo 網(wǎng)2 次; 磷蝦拖網(wǎng)10 次; 觀測到鳥類16 種; 觀測到哺乳類2 種; 底棲生物拖網(wǎng)3 次; 沉積物柱狀采樣1 次、箱式采樣4 次、多管采樣1 次; 微塑料拖網(wǎng)3 次; 成功回收1套連續(xù)工作3年的潛標(biāo)。

2.3 科研項目

2.3.1 極地微生物

獲得了35 個站位的表層海水微生物樣品100 余個,2 個站位不同深度水層的樣品15 個,3 個沉積物微生物樣品。這些樣品可以保障國家重點研發(fā)計劃“極地微生物資源、生命特征與環(huán)境生態(tài)效應(yīng)及應(yīng)用潛力評價”的順利實施。

2.3.2 南極海冰/海洋大氣邊界層觀測

海(冰)表面輻射通量獲得了30 d 的船載輻射通量數(shù)據(jù)以及5 個架次的無人機輻射觀測數(shù)據(jù); 海(冰)湍流通量觀測包括海表動量(風(fēng)應(yīng)力)通量、能量(感熱、潛熱)通量和物質(zhì)(CO2、H2O、CH4)通量,共獲得兩套30 d 完整的大氣湍流數(shù)據(jù),其中包括國內(nèi)首次甲烷渦動通量觀測數(shù)據(jù); 海冰形態(tài)觀測共獲得海冰厚度、覆蓋度、形態(tài)等方面約1000 次有效人工觀測記錄,5 條人工冰鉆測量和約7 d 的EM31 遙感測量; 大氣綜合探空獲得了120 條有效GPS 探空數(shù)據(jù),探測最高至海拔39000 m。

2.4 中山站和長城站業(yè)務(wù)化觀/監(jiān)測

中山站開展了氣象和海冰、空間環(huán)境、大氣化學(xué)、地磁和固體潮等多領(lǐng)域業(yè)務(wù)化觀測; 長城站開展了氣象觀測和預(yù)報工作。

3 主要進展與成果

本次考察取得的主要進展和成果如下。

1.“雪龍2”號單船完成歷時最長的“一船兩站四海”南極科學(xué)考察任務(wù),其極區(qū)保障能力得到了充分驗證,這對促進我國南極科學(xué)考察高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

2.南極魚類研究取得重大突破。發(fā)現(xiàn)中層魚類優(yōu)勢種主要為南極深海鮭和南極電燈魚; 首次捕獲到觸手角鮟鱇等稀有魚種; 初步證實底棲魚類鼠尾鱈在南極陸架陸坡區(qū)域的廣泛分布; 首次開展底棲魚類底延繩釣調(diào)查。

3.首次系統(tǒng)開展我國環(huán)南極海域鳥類觀測,發(fā)現(xiàn)南極鳥類優(yōu)勢種為南極鹱。首次在東南極恩德比地開展企鵝陸地棲息地航拍工作,觀測到阿德利企鵝的聚集地和棲息地。

4.初步探明南極磷蝦家族的構(gòu)成與活動范圍。首次在阿蒙森海東側(cè)海域發(fā)現(xiàn)大面積的磷蝦幼體密集區(qū),并對磷蝦幼體進行長時間培養(yǎng),為研究磷蝦發(fā)育生態(tài)學(xué)、種群結(jié)構(gòu)及其海洋生態(tài)學(xué)意義提供了十分難得的活體樣品。

5.底棲生物調(diào)查拓展至2000 m 水深的南極深海區(qū)。獲取了豐富的底棲生物樣品,發(fā)現(xiàn)了長矛線足蝦等深海底棲生物。

6.潛標(biāo)回收和布放取得豐碩成果。布放7 套潛標(biāo),回收2 套潛標(biāo)。首次成功回收連續(xù)工作3年的潛標(biāo)1 套,獲得南極半島海域海水溫度、鹽度等參數(shù)的長期連續(xù)數(shù)據(jù)。

7.南極海域微塑料廣泛存在。在多個站位的走航、CTD 和拖網(wǎng)水樣中發(fā)現(xiàn)肉眼可見的微塑料,初步證實環(huán)南極海域水體中廣泛存在微塑料。