中国第34次南极科学考察简报

中国第34次南极科学考察始于2017年11月8日, 至2018年4月21日结束, 历时165天。本次考察由257名队员组成, 包括来自美国、加拿大、新西兰、俄罗斯、泰国的12名队员, 其中科考人员114名。本次考察的航行及调查航行日程如下: 2017年11月8日—2018年11月26日, 从上海至基督城; 2017年11月26日—2017年11月28日, 靠港在基督城; 2017年11月28日—2017年12月9日, 从基督城至罗斯海; 2017年12月9日—2017年12月14日, 在罗斯海作业; 2017年12月14日—2017年12月29日, 从罗斯海至中山站; 2017年12月29日—2018年1月10日, 在中山站作业; 2018年1月10日—2018年1月15日, 从中山站至普里兹湾作业; 2018年1月15日—2018年1月17日, 从普里兹湾至戴维斯海; 2018年1月17日—2018年1月22日, 在戴维斯海作业; 2018年1月22日—2018年2月2日, 从戴维斯海至罗斯海; 2018年2月2日—2018年2月12日, 在罗斯海作业; 2018年2月12日—2018年2月21日, 从罗斯海至基督城; 2018年2月21日—2018年2月23日, 靠港在基督城; 2018年2月23日—2018年3月2日, 从基督城至阿蒙森海; 2018年3月2日—2018年3月23日, 在阿蒙森海作业; 2018年3月23日—2018年4月21日, 阿蒙森海至上海。

1 科考内容

2017 /2018年度实施的中国第34次南极考察是“十三五”期间“雪龙探极”工程的开局之举, 本次南极考察启动在难言岛(Inexpressible Island, 又名“恩克斯堡岛”)新建我国第五个南极考察站的前期工作; 推进在阿蒙森海、难言岛北部保护区选划; 实施戴维斯海和南奥克尼岛相关调查; 开展南极长城站、中山站、南大洋业务化观/监测; 兼顾完成南极考察后勤保障任务。除了自然科学类考察外,还有社会科学调研类考察和国际合作类考察。

2 执行情况

2.1 业务化调查与评估

2.1.1 阿蒙森海调查

在阿蒙森海开展物理海洋、海洋化学、大气化学、海洋生物生态、地球物理、海洋地质等调查。在克服遭遇 7个气旋带来的调查作业困难的基础上, 最大限度地利用了天气窗口和作业船时, 共完成了5条断面38个站位的全深度、多学科综合调查以及1个区块的地球物理调查, 布放深水潜标1套。

2.1.2 难言岛企鹅调查

依据动植物历史和现在分布区以及历史遗迹, 确定了(拟建立的)保护区边界。完成了土壤、湖水、雪样等环境采样和分析; 查明了植物种类与优势类群分布特点、繁殖鸟类数量及栖息地特征, 对企鹅繁殖行为、噪声对鸟类干扰等进行了研究、完成了覆盖难言岛阿德利企鹅的组织样品收集。对阿德利企鹅历史分区进行了详细研究, 并采集了断面和附近的湖水沉积物柱状样。

2.1.3 罗斯海/戴维斯海环境与地球物理调查

在罗斯海共完成了3条断面19个站位的全深度、多学科综合调查以及2个区块的地球物理调查。其中物理海洋方面, 完成了19个站位的温度、盐度、海流等参数的全深度观测; 海洋化学方面, 完成13站的海水样品采集, 获得营养盐、溶解氧等样品1 000余份; 海洋生物方面, 采集了15站的海水样品, 获取微微型浮游生物丰度数据210组, 采集了用于“鱼类免疫在极端环境下的进化研究”的鱼类样品30条; 地球物理方面, 采集海底地形数据4 260 km, 海洋重力数据4 260 km, 海洋磁力数据580 km, 在多波束资料空白区完成了 6 000 km2的全覆盖海底地形勘测, 其中包括新建站附近特拉诺瓦湾的海底地形精密勘测,基本查清了从新建站向外海近100 km范围内的海底地形地貌。

2.1.4 南极海洋环境调查与评估

在普里兹湾回收潜标 2套, 原位布放新的潜标 2套, 回收 OBS 1套; 雪龙船走航期间开展抛弃式XBT/XCTD观测站位216站, 其中XCTD 94站, XBT 122站; 投放探空气球63个; 在普里兹湾投放漂流浮标6个, 阿蒙森海潜标站位投放漂流浮标1个。走航海表温盐和走航ADCP全程观测记录。

2.1.5 南极陆地环境业务化调查与评估

在中山站开展站区污染物调查, 采集湖泊样品4个。借助无人机和野外作业, 开展海豹/鸟类种类、分布、数量和繁殖情况调查, 采集动植物和土壤样品9份。越冬期间(2017年3月—2018年3月)对内拉湾海冰相关参数开展每月6次常规观测, 完成气象、大气成分、高空物理、固体潮、地磁等常规观测, 对高频雷达天线阵进行了维护维修工作。基于“雪鹰601”观测平台, 在伊丽莎白公主地腹地、埃默里冰架、西冰架、格罗夫山等区域开展航空重力场和航空磁力场观测。“雪鹰 601”在伊丽莎白公主地内陆共完成 6次飞行观测, 总飞行里程为11 059 km, 于西冰架区域完成了4次飞行观测, 总飞行里程为8 625 km, 在格罗夫山区域布设4条南北向测线, 整个航线飞行总长度2 043 km, 飞行总时长约7小时, 获取了包括航空冰雷达、航空重力和航空磁力等多种地球物理资料。按计划完成越冬队员人体生理心理监测。

对长城站附近 11个监测站位的植被样方进行了定点拍照, 记录了样方内代表地衣的种类、盖度和生物量; 从企鹅岛、龙门嘴和长城站新选取的监测地点采集代表地衣松萝样品9份。完成南极长城站周边海湾(长城湾、阿德雷湾、企鹅岛、生物湾、风暴湾和碧玉滩)的潮间带生物, 包括大型底栖动物和大型藻类,以及潮间带基础环境样品、海洋基础环境、海洋浮游生物、海洋微生物、湖泊微生物样品采集和初步分析。开展菲尔德斯半岛陆源污染物、综合环境污染物监测、大气化学监测样品采集。对菲尔德斯半岛及其附近地区海豹和鸟类的组成、分布、种群数量及其不同物种对栖息地的选择利用进行了监测, 共收集了海洋哺乳动物和鸟类组织样品及其栖息地土壤样品40份, 拍摄海豹和鸟类照片超过2 000张。共记录到5种鳍脚类动物和15种鸟类。调研柯林斯冰帽和纳尔逊冰帽, 重点查找两个冰帽的入海口; 此外, 安装一套大流量气溶胶采集器。开展长城站常规气象监测, 共开展人工常规气象观测432时次, 自动采集气象观测数据2 592次, 审核制作形成了2017年12月、2018年1—3月地面气象观测月数据A文件、月分钟数据J文件、月气象辐射数据R文件和2017年地面气象观测年报数据Y文件共13份。

对长城站和中山站进行海洋站调研, 就站区海洋站备选地点、基础条件、建站需求、观测内容和建站方式进行了调查并形成建站初步建议。

2.1.6 地理空间信息业务化调查

对长城站和中山站水平基准和垂直基准进行了复测, 对站区GNSS站点故障进行了排查、设备更换和校准。长城湾海域调查范围为向陆至海岸线位置、向海至等深线50 m湾口处进行了包括水下地形地貌测量、潮间带地形测量和沉积物调查, 开展了长城站周边滩涂地形、海岸及岛屿岸线测量, 包括鼓浪屿岛岸线和阿德雷岛西部岸线, 所获数据满足1︰2 000比例尺成图需求。对罗斯海新站近岸海域3.6 km2面积进行了多波束全覆盖海底地形测绘, 获取多波束原始测量数据4.78 Gb, 实现海底地形多波束全覆盖测量海域面积达5 km2, 超计划面积约1.4 km2。在罗斯海难言岛新建站建设区域周边新埋设6个GNSS控制点的大地控制网。完成9个架次无人机难言岛企鹅聚居区测绘, 测图面积约2 km2,数据处理后可用于绘制企鹅湾保护区选化区域1︰1 000地形图。

2.2 科研项目的现场考察与执行

1.共完成 14个国家基金资助的自然科学项目的现场数据和样品采集工作, 包括东南极拉斯曼丘陵及邻区基于暴露年龄的末次冰退模式研究、南极冰架物质平衡及变化研究、埃默里冰架地形勘探、轮式机场建设调研、企鹅的生物传输对东南极湖泊生态环境变化的影响、南极地区手性持久性有机污染物来源研究、南极海洋边界层活性溴氧自由基的时空分布遥测研究、南极冰下微生物种群水平的高压适应机制研究、南极磷虾的遗传结构和系统地理格局研究、南极磷虾宽频超声波散射特征及资源量估算、鱼类免疫在极端环境下的进化研究、南极表层海水低温微生物筛选及其低温适应机制探讨、极地新型动力重载破冰船研发和南大洋大气有机气溶胶的化学和物理特征及其气候学意义研究。

2.开展了5个社会科学项目的现场调研工作, 包括南极科学考察站管理规定研拟及南极考察活动多元化背景下的管理立法现场调研、安全标准体系建设调研报告、南极相关活动立法的实际需求调研、南极植物保护与管理问题研究和南极考察监督管理体制机制建设调研。

3.执行了 3项国际合作的科学调查项目, 包括中国-泰国合作的利用全球导航卫星系统(GNSS)研究南极环境变化和大气现象、中国-新西兰合作的罗斯冰架国际合作考察以及中国-智利合作的智利贝尔纳多奥伊金斯将军站和耶尔乔站近岸鱼类、鸟类和哺乳动物调查。

3 主要进展

本次南极考察围绕“雪龙探极”工程建设和南极环境业务化调查评估两大任务, 取得以下的重要进展:

1.完成我国第5个南极考察站在罗斯海地区难言岛的选址奠基与工程建设前期准备, 为我国第5个南极考察站的建设迈出里程碑的一步。本次考察登陆原始荒凉的难言岛, 开展新站工程建设前期准备, 将3台重型工程装备部署上岛, 开展了站区勘察工作, 完成了新站营地、道路、堆场和临时码头建设, 并设置观测小屋开展企鹅调查和栖息地环境监测。

2.实施南极海洋和陆地环境业务化考察, 开辟罗斯海和阿蒙森海2个新的调查海域。围绕南极海洋和陆地环境, 实施了23项业务化调查任务, 海洋环境调查开辟了2个新的调查海域, 在南极普里兹湾、罗斯海、阿蒙森海及沿雪龙船航线, 围绕国际关注的海洋微塑料、人工放射性核素、碳循环与海洋酸化、重要水团与环流、海洋生态系统等问题开展了业务化调查。在南极海域检测出微塑料, 未检测出人工核素, 揭示了人为因素造成的塑料污染已经远达南大洋; 开展了阿蒙森海环境调查, 覆盖海域530 000 km2, 精密勘察海底地形1 800 km2, 在西经126°经线上建立了一条我国南极纬度跨度最大(1 420 km)的全深度海洋调查断面, 有助于完整揭示绕极深层水上涌和向陆架入侵过程, 为西南极冰架加速融化提供了直接观测证据。实施了罗斯海环境调查, 覆盖海域100 000 km2, 精密勘察海底地形6 000 km2。在南极长城站和中山站等地区完成了气象、大气、海洋、生态、地球物理、空间物理观测以及冰川、冰架和地质调查等33项陆地环境调查科考任务。

3.“雪鹰 601” 固定翼飞机首次投入业务化应用, 完成南极第三大冰架—— 埃默里冰架航空遥感调查。“雪鹰601”执行航空调查、国际合作、后勤保障任务, 开展伊丽莎白公主地冰盖/冰架调查飞行21架次, 总测线航程超过45 000 km, 覆盖东南极冰架系统、冰下山脉、冰下湖泊以及深部峡谷系统等, 获取了埃默里冰架高质量的航空冰雷达、航空重力和航空磁力数据。揭示了绕东南极伊丽莎白公主地冰下湖的特征, 观测显示冰下湖区域具有明显的地热通量异常。

4.与新西兰合作, 在南极阿代尔角实施保护南极百年历史遗址的修复工程。为修复人类在南极大陆建造的最早建筑之一, 与新西兰合作在阿代尔角建立了临时营地。合作完成保护南极重要历史文化遗址, 积极履行了作为《南极条约》协商国, 保护南极环境和历史遗址的责任与义务。