赵军

(自然资源部第二海洋研究所,浙江 杭州 310012)

2020/2021 年度实施的中国第37 次南极科学考察执行“一船两站四海”科考任务。考察队下设7 个船、站、队,由来自45 家单位的152 人组成。考察队于2020年11月10日自上海出发,航程3.6 万余海里,4次穿越西风带,在全球新冠肺炎疫情肆虐的背景下,克服国外南极考察站、船出现疫情威胁的影响,在普里兹湾、宇航员海、南极半岛和阿蒙森海等4 个海域开展南极海洋环境和生态系统综合调查,顺利完成中山站、长城站物资补给和人员轮换,成功实施澳大利亚戴维斯站病员救援行动、完成西风带监测浮标回收和协助智利考察站运输发电机等突发任务,于2021年5月7日顺利返抵上海,历时179 天。

1 科考内容

中国第37 次南极科学考察系由“雪龙2”号单船完成历时最长的南极科学考察任务。开展了南极宇航员海、阿蒙森海专项调查*; 实施了普里兹湾、南极半岛海域业务化调查; 实施了南极长城站和中山站的业务化观/监测; 兼顾完成南极考察后勤保障任务。本次考察围绕全球气候变化及南极海洋生态环境变化等全球热点问题,通过断面调查、定点长期观测和走航观测等方式获取了调查海域的海洋初级生产力、浮游生物、底栖生物、微生物、南极磷虾、鱼类、鸟类、哺乳类等南极海洋生态系统的各个层面,以及海冰、水文、气象、海水化学、海底底质、地形地貌、微塑料等各个环境要素的相关数据,为查明南极重点海域基础生态系统以及水体和底质环境特征、评估全球气候变化对南极重点海域海洋环境、特殊生境的关键物种、关键生态过程的影响提供了基础资料和科学依据。

2 执行情况

考察队坚决贯彻落实自然资源部部署,按照国家海洋局极地考察办公室和中国极地研究中心要求,切实加强考察安全工作,严守安全底线。面对全球新冠肺炎疫情肆虐和国外南极考察站、船出现疫情威胁的严峻形势,考察队按照《中国第37 次南极考察新冠肺炎疫情防控工作方案》的部署和要求,在停靠外港和南极现场作业中实施严密管控措施,实现了考察队新冠肺炎“零感染”。

2.1 南大洋专项

2.1.1 宇航员海综合调查

完成了6 条断面34 个站位的多学科综合调查。布放CTD 并采水42 次,浮游生物垂直拖网36 次、多联网6 次,共获取温/盐/深剖面数据34 组,采集了营养盐、溶解氧、微量元素等9 个化学环境参数样品2100 余份,浮游细菌、微微型浮游生物、小型浮游植物、中大型浮游动物等样品600 余组,叶绿素样品300 余份,总生产力样品120 余份; 中层鱼类拖网10 次; 布放延绳钓鱼类采样1 站; 浮游鱼类Bongo 网2 次; 磷虾拖网26 次,并获取了5 条断面磷虾声学数据; 观测到南极鹱等25 种鸟类; 完成3个位点企鹅栖息地航拍工作; 观测到哺乳类5 种; 底栖生物拖网5 次,在水深大于1500 m 的深海海底捕获多种底栖生物; 沉积物柱状采样3 次、箱式采样8 次、多管采样3 次; 开展了3 个区块的海洋地球物理调查,完成多波束全覆盖调查测线约1300 km,浅地层剖面调查约60 km,测区面积共约5600 km2; 微塑料拖网4 次; 布放潜标3 套。

2.1.2 阿蒙森海综合调查

完成了5 条断面18 个站位的多学科综合调查。布放CTD 并采水20 次,浮游生物垂直拖网18 次、多联网3 次,共获取温/盐/深剖面数据18 组,采集了营养盐、溶解氧、微量元素等9 个化学环境参数样品1200 余份,浮游细菌、微微型浮游生物、小型浮游植物、中大型浮游动物等样品近300 组,叶绿素样品250 余份,总生产力样品24 份; 中层鱼类拖网7 次; 磷虾拖网20 次; 观测到南极鹱等14种鸟类; 观测到哺乳类1 种; 底栖生物拖网4 次; 沉积物柱状采样2 次、箱式采样4 次、多管采样1 次; 开展了1 个区块的地球物理调查,获取多波束测线长度约740 km,面积约1400 km2; 微塑料拖网3 次; 布放深水潜标2 套、冰海界面浮标1 套、海洋剖面浮标1 个、表层漂流浮标13 个、抛弃式温盐深仪33 个。

2.2 业务化调查

2.2.1 普里兹湾综合调查

完成了10 个站位的多学科综合调查。布放CTD 并采水10 次; 浮游生物垂直拖网10 次、多联网2 次; 中层鱼类拖网2 次; 浮游鱼类拖网1 次; 磷虾拖网2 次; 观测到南极鹱等11 种鸟类; 观测到哺乳类2 种; 底栖生物拖网3 次; 沉积物柱状采样1 次、箱式采样3 次; 微塑料拖网3 次; 完成4 个频率科学鱼探仪校准工作; 回收1 套和布放2 套潜标。

2.2.2 南极半岛海域综合调查

完成了2 条断面13 个站位的多学科综合调查。布放CTD 并采水13 次; 浮游生物垂直拖网13 次; 中层鱼类拖网2 次; 浮游鱼类Bongo 网2 次; 磷虾拖网10 次; 观测到鸟类16 种; 观测到哺乳类2 种; 底栖生物拖网3 次; 沉积物柱状采样1 次、箱式采样4 次、多管采样1 次; 微塑料拖网3 次; 成功回收1套连续工作3年的潜标。

2.3 科研项目

2.3.1 极地微生物

获得了35 个站位的表层海水微生物样品100 余个,2 个站位不同深度水层的样品15 个,3 个沉积物微生物样品。这些样品可以保障国家重点研发计划“极地微生物资源、生命特征与环境生态效应及应用潜力评价”的顺利实施。

2.3.2 南极海冰/海洋大气边界层观测

海(冰)表面辐射通量获得了30 d 的船载辐射通量数据以及5 个架次的无人机辐射观测数据; 海(冰)湍流通量观测包括海表动量(风应力)通量、能量(感热、潜热)通量和物质(CO2、H2O、CH4)通量,共获得两套30 d 完整的大气湍流数据,其中包括国内首次甲烷涡动通量观测数据; 海冰形态观测共获得海冰厚度、覆盖度、形态等方面约1000 次有效人工观测记录,5 条人工冰钻测量和约7 d 的EM31 遥感测量; 大气综合探空获得了120 条有效GPS 探空数据,探测最高至海拔39000 m。

2.4 中山站和长城站业务化观/监测

中山站开展了气象和海冰、空间环境、大气化学、地磁和固体潮等多领域业务化观测; 长城站开展了气象观测和预报工作。

3 主要进展与成果

本次考察取得的主要进展和成果如下。

1.“雪龙2”号单船完成历时最长的“一船两站四海”南极科学考察任务,其极区保障能力得到了充分验证,这对促进我国南极科学考察高质量发展具有重要意义。

2.南极鱼类研究取得重大突破。发现中层鱼类优势种主要为南极深海鲑和南极电灯鱼; 首次捕获到触手角鮟鱇等稀有鱼种; 初步证实底栖鱼类鼠尾鳕在南极陆架陆坡区域的广泛分布; 首次开展底栖鱼类底延绳钓调查。

3.首次系统开展我国环南极海域鸟类观测,发现南极鸟类优势种为南极鹱。首次在东南极恩德比地开展企鹅陆地栖息地航拍工作,观测到阿德利企鹅的聚集地和栖息地。

4.初步探明南极磷虾家族的构成与活动范围。首次在阿蒙森海东侧海域发现大面积的磷虾幼体密集区,并对磷虾幼体进行长时间培养,为研究磷虾发育生态学、种群结构及其海洋生态学意义提供了十分难得的活体样品。

5.底栖生物调查拓展至2000 m 水深的南极深海区。获取了丰富的底栖生物样品,发现了长矛线足虾等深海底栖生物。

6.潜标回收和布放取得丰硕成果。布放7 套潜标,回收2 套潜标。首次成功回收连续工作3年的潜标1 套,获得南极半岛海域海水温度、盐度等参数的长期连续数据。

7.南极海域微塑料广泛存在。在多个站位的走航、CTD 和拖网水样中发现肉眼可见的微塑料,初步证实环南极海域水体中广泛存在微塑料。