中國第34次南極科學考察簡報

中國第34次南極科學考察始于2017年11月8日, 至2018年4月21日結束, 歷時165天。本次考察由257名隊員組成, 包括來自美國、加拿大、新西蘭、俄羅斯、泰國的12名隊員, 其中科考人員114名。本次考察的航行及調查航行日程如下: 2017年11月8日—2018年11月26日, 從上海至基督城; 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, 從基督城至羅斯海; 2017年12月9日—2017年12月14日, 在羅斯海作業; 2017年12月14日—2017年12月29日, 從羅斯海至中山站; 2017年12月29日—2018年1月10日, 在中山站作業; 2018年1月10日—2018年1月15日, 從中山站至普里茲灣作業; 2018年1月15日—2018年1月17日, 從普里茲灣至戴維斯海; 2018年1月17日—2018年1月22日, 在戴維斯海作業; 2018年1月22日—2018年2月2日, 從戴維斯海至羅斯海; 2018年2月2日—2018年2月12日, 在羅斯海作業; 2018年2月12日—2018年2月21日, 從羅斯海至基督城; 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, 從基督城至阿蒙森海; 2018年3月2日—2018年3月23日, 在阿蒙森海作業; 2018年3月23日—2018年4月21日, 阿蒙森海至上海。

1 科考內容

2017 /2018年度實施的中國第34次南極考察是“十三五”期間“雪龍探極”工程的開局之舉, 本次南極考察啟動在難言島(Inexpressible Island, 又名“恩克斯堡島”)新建我國第五個南極考察站的前期工作; 推進在阿蒙森海、難言島北部保護區選劃; 實施戴維斯海和南奧克尼島相關調查; 開展南極長城站、中山站、南大洋業務化觀/監測; 兼顧完成南極考察后勤保障任務。除了自然科學類考察外,還有社會科學調研類考察和國際合作類考察。

2 執行情況

2.1 業務化調查與評估

2.1.1 阿蒙森海調查

在阿蒙森海開展物理海洋、海洋化學、大氣化學、海洋生物生態、地球物理、海洋地質等調查。在克服遭遇 7個氣旋帶來的調查作業困難的基礎上, 最大限度地利用了天氣窗口和作業船時, 共完成了5條斷面38個站位的全深度、多學科綜合調查以及1個區塊的地球物理調查, 布放深水潛標1套。

2.1.2 難言島企鵝調查

依據動植物歷史和現在分布區以及歷史遺跡, 確定了(擬建立的)保護區邊界。完成了土壤、湖水、雪樣等環境采樣和分析; 查明了植物種類與優勢類群分布特點、繁殖鳥類數量及棲息地特征, 對企鵝繁殖行為、噪聲對鳥類干擾等進行了研究、完成了覆蓋難言島阿德利企鵝的組織樣品收集。對阿德利企鵝歷史分區進行了詳細研究, 并采集了斷面和附近的湖水沉積物柱狀樣。

2.1.3 羅斯海/戴維斯海環境與地球物理調查

在羅斯海共完成了3條斷面19個站位的全深度、多學科綜合調查以及2個區塊的地球物理調查。其中物理海洋方面, 完成了19個站位的溫度、鹽度、海流等參數的全深度觀測; 海洋化學方面, 完成13站的海水樣品采集, 獲得營養鹽、溶解氧等樣品1 000余份; 海洋生物方面, 采集了15站的海水樣品, 獲取微微型浮游生物豐度數據210組, 采集了用于“魚類免疫在極端環境下的進化研究”的魚類樣品30條; 地球物理方面, 采集海底地形數據4 260 km, 海洋重力數據4 260 km, 海洋磁力數據580 km, 在多波束資料空白區完成了 6 000 km2的全覆蓋海底地形勘測, 其中包括新建站附近特拉諾瓦灣的海底地形精密勘測,基本查清了從新建站向外海近100 km范圍內的海底地形地貌。

2.1.4 南極海洋環境調查與評估

在普里茲灣回收潛標 2套, 原位布放新的潛標 2套, 回收 OBS 1套; 雪龍船走航期間開展拋棄式XBT/XCTD觀測站位216站, 其中XCTD 94站, XBT 122站; 投放探空氣球63個; 在普里茲灣投放漂流浮標6個, 阿蒙森海潛標站位投放漂流浮標1個。走航海表溫鹽和走航ADCP全程觀測記錄。

2.1.5 南極陸地環境業務化調查與評估

在中山站開展站區污染物調查, 采集湖泊樣品4個。借助無人機和野外作業, 開展海豹/鳥類種類、分布、數量和繁殖情況調查, 采集動植物和土壤樣品9份。越冬期間(2017年3月—2018年3月)對內拉灣海冰相關參數開展每月6次常規觀測, 完成氣象、大氣成分、高空物理、固體潮、地磁等常規觀測, 對高頻雷達天線陣進行了維護維修工作。基于“雪鷹601”觀測平臺, 在伊麗莎白公主地腹地、埃默里冰架、西冰架、格羅夫山等區域開展航空重力場和航空磁力場觀測。“雪鷹 601”在伊麗莎白公主地內陸共完成 6次飛行觀測, 總飛行里程為11 059 km, 于西冰架區域完成了4次飛行觀測, 總飛行里程為8 625 km, 在格羅夫山區域布設4條南北向測線, 整個航線飛行總長度2 043 km, 飛行總時長約7小時, 獲取了包括航空冰雷達、航空重力和航空磁力等多種地球物理資料。按計劃完成越冬隊員人體生理心理監測。

對長城站附近 11個監測站位的植被樣方進行了定點拍照, 記錄了樣方內代表地衣的種類、蓋度和生物量; 從企鵝島、龍門嘴和長城站新選取的監測地點采集代表地衣松蘿樣品9份。完成南極長城站周邊海灣(長城灣、阿德雷灣、企鵝島、生物灣、風暴灣和碧玉灘)的潮間帶生物, 包括大型底棲動物和大型藻類,以及潮間帶基礎環境樣品、海洋基礎環境、海洋浮游生物、海洋微生物、湖泊微生物樣品采集和初步分析。開展菲爾德斯半島陸源污染物、綜合環境污染物監測、大氣化學監測樣品采集。對菲爾德斯半島及其附近地區海豹和鳥類的組成、分布、種群數量及其不同物種對棲息地的選擇利用進行了監測, 共收集了海洋哺乳動物和鳥類組織樣品及其棲息地土壤樣品40份, 拍攝海豹和鳥類照片超過2 000張。共記錄到5種鰭腳類動物和15種鳥類。調研柯林斯冰帽和納爾遜冰帽, 重點查找兩個冰帽的入海口; 此外, 安裝一套大流量氣溶膠采集器。開展長城站常規氣象監測, 共開展人工常規氣象觀測432時次, 自動采集氣象觀測數據2 592次, 審核制作形成了2017年12月、2018年1—3月地面氣象觀測月數據A文件、月分鐘數據J文件、月氣象輻射數據R文件和2017年地面氣象觀測年報數據Y文件共13份。

對長城站和中山站進行海洋站調研, 就站區海洋站備選地點、基礎條件、建站需求、觀測內容和建站方式進行了調查并形成建站初步建議。

2.1.6 地理空間信息業務化調查

對長城站和中山站水平基準和垂直基準進行了復測, 對站區GNSS站點故障進行了排查、設備更換和校準。長城灣海域調查范圍為向陸至海岸線位置、向海至等深線50 m灣口處進行了包括水下地形地貌測量、潮間帶地形測量和沉積物調查, 開展了長城站周邊灘涂地形、海岸及島嶼岸線測量, 包括鼓浪嶼島岸線和阿德雷島西部岸線, 所獲數據滿足1︰2 000比例尺成圖需求。對羅斯海新站近岸海域3.6 km2面積進行了多波束全覆蓋海底地形測繪, 獲取多波束原始測量數據4.78 Gb, 實現海底地形多波束全覆蓋測量海域面積達5 km2, 超計劃面積約1.4 km2。在羅斯海難言島新建站建設區域周邊新埋設6個GNSS控制點的大地控制網。完成9個架次無人機難言島企鵝聚居區測繪, 測圖面積約2 km2,數據處理后可用于繪制企鵝灣保護區選化區域1︰1 000地形圖。

2.2 科研項目的現場考察與執行

1.共完成 14個國家基金資助的自然科學項目的現場數據和樣品采集工作, 包括東南極拉斯曼丘陵及鄰區基于暴露年齡的末次冰退模式研究、南極冰架物質平衡及變化研究、埃默里冰架地形勘探、輪式機場建設調研、企鵝的生物傳輸對東南極湖泊生態環境變化的影響、南極地區手性持久性有機污染物來源研究、南極海洋邊界層活性溴氧自由基的時空分布遙測研究、南極冰下微生物種群水平的高壓適應機制研究、南極磷蝦的遺傳結構和系統地理格局研究、南極磷蝦寬頻超聲波散射特征及資源量估算、魚類免疫在極端環境下的進化研究、南極表層海水低溫微生物篩選及其低溫適應機制探討、極地新型動力重載破冰船研發和南大洋大氣有機氣溶膠的化學和物理特征及其氣候學意義研究。

2.開展了5個社會科學項目的現場調研工作, 包括南極科學考察站管理規定研擬及南極考察活動多元化背景下的管理立法現場調研、安全標準體系建設調研報告、南極相關活動立法的實際需求調研、南極植物保護與管理問題研究和南極考察監督管理體制機制建設調研。

3.執行了 3項國際合作的科學調查項目, 包括中國-泰國合作的利用全球導航衛星系統(GNSS)研究南極環境變化和大氣現象、中國-新西蘭合作的羅斯冰架國際合作考察以及中國-智利合作的智利貝爾納多奧伊金斯將軍站和耶爾喬站近岸魚類、鳥類和哺乳動物調查。

3 主要進展

本次南極考察圍繞“雪龍探極”工程建設和南極環境業務化調查評估兩大任務, 取得以下的重要進展:

1.完成我國第5個南極考察站在羅斯海地區難言島的選址奠基與工程建設前期準備, 為我國第5個南極考察站的建設邁出里程碑的一步。本次考察登陸原始荒涼的難言島, 開展新站工程建設前期準備, 將3臺重型工程裝備部署上島, 開展了站區勘察工作, 完成了新站營地、道路、堆場和臨時碼頭建設, 并設置觀測小屋開展企鵝調查和棲息地環境監測。

2.實施南極海洋和陸地環境業務化考察, 開辟羅斯海和阿蒙森海2個新的調查海域。圍繞南極海洋和陸地環境, 實施了23項業務化調查任務, 海洋環境調查開辟了2個新的調查海域, 在南極普里茲灣、羅斯海、阿蒙森海及沿雪龍船航線, 圍繞國際關注的海洋微塑料、人工放射性核素、碳循環與海洋酸化、重要水團與環流、海洋生態系統等問題開展了業務化調查。在南極海域檢測出微塑料, 未檢測出人工核素, 揭示了人為因素造成的塑料污染已經遠達南大洋; 開展了阿蒙森海環境調查, 覆蓋海域530 000 km2, 精密勘察海底地形1 800 km2, 在西經126°經線上建立了一條我國南極緯度跨度最大(1 420 km)的全深度海洋調查斷面, 有助于完整揭示繞極深層水上涌和向陸架入侵過程, 為西南極冰架加速融化提供了直接觀測證據。實施了羅斯海環境調查, 覆蓋海域100 000 km2, 精密勘察海底地形6 000 km2。在南極長城站和中山站等地區完成了氣象、大氣、海洋、生態、地球物理、空間物理觀測以及冰川、冰架和地質調查等33項陸地環境調查科考任務。

3.“雪鷹 601” 固定翼飛機首次投入業務化應用, 完成南極第三大冰架—— 埃默里冰架航空遙感調查。“雪鷹601”執行航空調查、國際合作、后勤保障任務, 開展伊麗莎白公主地冰蓋/冰架調查飛行21架次, 總測線航程超過45 000 km, 覆蓋東南極冰架系統、冰下山脈、冰下湖泊以及深部峽谷系統等, 獲取了埃默里冰架高質量的航空冰雷達、航空重力和航空磁力數據。揭示了繞東南極伊麗莎白公主地冰下湖的特征, 觀測顯示冰下湖區域具有明顯的地熱通量異常。

4.與新西蘭合作, 在南極阿代爾角實施保護南極百年歷史遺址的修復工程。為修復人類在南極大陸建造的最早建筑之一, 與新西蘭合作在阿代爾角建立了臨時營地。合作完成保護南極重要歷史文化遺址, 積極履行了作為《南極條約》協商國, 保護南極環境和歷史遺址的責任與義務。