冒著冰融的危險(xiǎn)下放儀器收集數(shù)據(jù)

作北極極夜光學(xué)實(shí)驗(yàn)

　　趙進(jìn)平教授(左一)、李濤博士（右一）與加拿大首席科學(xué)家北極極夜合影

水下綜合測量儀器

極地寵兒歡迎雪龍?zhí)?br>

趙進(jìn)平教授在美國北極考察船上接受美國新聞?dòng)浾卟稍L

矯玉田高工在北極進(jìn)行海冰考察

　　北極冰花

　　2007/2008國際極地年（IPY）中國行動(dòng)計(jì)劃已經(jīng)拉開序幕，圍繞IPY六大科學(xué)主題，我國提出10個(gè)行動(dòng)。國際合作計(jì)劃是IPY重要的目標(biāo)之一，北極國際合作科學(xué)考察是主要行動(dòng)之一。我校極地海洋過程與全球海洋變化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室積極參與極地年活動(dòng)，提出了2007年、2008年及今后若干年的具體考察研究計(jì)劃。目前，該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)完成了美國白令海航次的考察計(jì)劃，現(xiàn)正在進(jìn)行的是加拿大繞極冰間水道觀測研究以及第24次南極南大洋考察。
　　一、科學(xué)背景在最近20年，北冰洋正在經(jīng)歷著快速變化，主要體現(xiàn)在氣溫升高、海冰厚度和面積減小。其中，海冰面積減小產(chǎn)生的氣候效應(yīng)最為顯著。在我國組織的兩次北極考察中發(fā)現(xiàn)，北冰洋的太平洋扇區(qū)存在次表層暖水現(xiàn)象，導(dǎo)致海洋對大氣的熱力貢獻(xiàn)顯著增加。我國學(xué)者的研究認(rèn)為，次表層暖水現(xiàn)象的形成機(jī)理是太陽輻射加熱和表層冷卻，并獲得解析和數(shù)值研究結(jié)果，證明了這種機(jī)制是次表層暖水的形成原因。
　　然而，從國外的考察數(shù)據(jù)看，在大西洋扇區(qū)似乎并不存在次表層暖水現(xiàn)象，至少不象太平洋扇區(qū)那樣普遍。我們根據(jù)研究和分析，認(rèn)為兩個(gè)扇區(qū)的差別是由太平洋入流引起的，是太平洋水的特性形成次表層暖水現(xiàn)象。太平洋水來自白令海，攜帶大量營養(yǎng)鹽，是典型的高營養(yǎng)鹽水體。在太陽輻射加熱的情況下，引起海洋浮游植物的大量繁殖，夏季楚科奇海的生物生產(chǎn)力是全球最高的海域。而在大西洋扇區(qū)，上層海水的營養(yǎng)鹽被長期消耗，太陽加熱引發(fā)的生物生產(chǎn)力要比太平洋扇區(qū)低很多。
　　研究工作表明，浮游植物的大量繁殖產(chǎn)生較大的熱量，使海水溫度比同樣條件下無生物的海水高很多，這主要是由于浮游生物的光譜特性產(chǎn)生的。海冰融化后海洋生物過程的發(fā)展對物理過程產(chǎn)生顯著影響。在北冰洋，由于氣溫低，生物過程改變了海洋熱存儲(chǔ)和傳輸?shù)臈l件，其作用非常顯著，成為影響北極乃至全球氣候變化的重要因素。
　　過去，海洋物理學(xué)和海洋生物學(xué)的考察一直是脫節(jié)的，沒有同步的觀測資料，尤其是沒有熱力學(xué)、光學(xué)和生物學(xué)的同步觀測，生物過程對物理過程的影響至今不清楚。
　　本項(xiàng)目將在2007年前往美國和加拿大參加北極考察，同步進(jìn)行多學(xué)科的聯(lián)合觀測，研究生物過程對物理過程的影響，去驗(yàn)證我國科學(xué)家提出的北極次表層暖水的形成機(jī)理，促進(jìn)對北極變化的研究。
　　二、研究目標(biāo)通過搭載美國破冰船Healy和加拿大破冰船埃莫森號前往北冰洋，同步開展物理海洋學(xué)、海洋光學(xué)、海洋生物學(xué)的聯(lián)合考察，研究在不同海冰條件下海洋生物過程對海洋物理過程的影響，了解生物過程對海水溫度的影響，證實(shí)次表層暖水的形成機(jī)制，研究生物過程對氣候變化的貢獻(xiàn)。
　　三、研究內(nèi)容（1）加拿大海盆上層海洋熱力學(xué)結(jié)構(gòu)和光學(xué)結(jié)構(gòu)（2）弗萊姆海峽上層海洋熱力學(xué)結(jié)構(gòu)和光學(xué)結(jié)構(gòu)（3）海洋浮游生物的種類和垂向分布（4）海洋生物過程對海洋熱力學(xué)結(jié)構(gòu)的影響（5）海洋生物過程的氣候效應(yīng)四、進(jìn)展安排1、考察內(nèi)容（1）與美國田納西州立大學(xué)（UniversityofTennessee）JackieGrebmeier博士合作，在2007年參加他們5-6月北極航次的考察。
　　（2）與加拿大Manitoba大學(xué) David.Barber教授合作，乘破冰考察船CCGS埃莫森號于2007年11月開始進(jìn)行北極冬季科學(xué)考察。
　　此次考察是對繞極冰間水道研究系統(tǒng)（CFL）的觀測研究，主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是研究物理環(huán)境的變化怎樣影響生態(tài)系統(tǒng)。CFL主要包括三個(gè)部分：a）現(xiàn)場考察計(jì)劃，b）建立觀測站系統(tǒng)c)數(shù)值模擬.這些組成將有助于解決北半球冰間水道系統(tǒng)的變化對全球氣候、海洋生態(tài)系統(tǒng)、污染物的輸運(yùn)、碳通量、海氣冰界面的溫室氣體通量的影響。該計(jì)劃將啟用加拿大新的破冰考察船-CCGS埃莫森號在班克斯島冰間水道進(jìn)行一個(gè)冬季的科學(xué)研究。最終有助于科學(xué)家們理理解氣候變化是如何影響海洋物理-生態(tài)耦合過程的。CFL是加拿大國際極地年（IPY）期間重要的科學(xué)研究項(xiàng)目。
　　五、創(chuàng)新性同步開展物理海洋學(xué)、海洋光學(xué)、海洋生物學(xué)的聯(lián)合考察，研究在不同海冰條件下海洋生物過程對海洋物理過程的影響，是國際上尚沒有開展的研究工作，是我國經(jīng)過多年研究凝聚出的新的研究思路，也是我國在國際極地年的工作計(jì)劃之一。這個(gè)思路提出后得到國際同行的關(guān)注，并主動(dòng)提出支持我們參加2007年的考察工作。預(yù)期該項(xiàng)考察將在加拿大海盆和Fram海峽區(qū)獲得多學(xué)科多參數(shù)的一體化剖面探測數(shù)據(jù)，促進(jìn)關(guān)于海洋生物過程對海洋物理過程影響的研究，取得國際先進(jìn)水平的研究成果。
　　六、預(yù)期成果完成《2007年國際合作北極考察報(bào)告》2卷，在考察結(jié)束50天內(nèi)正式提交給中國南北極數(shù)據(jù)中心，并向國內(nèi)相關(guān)科技人員發(fā)布。
　　本項(xiàng)目預(yù)期完成論文8篇，全部標(biāo)注財(cái)政部專項(xiàng)資助項(xiàng)目“國際極地年中國計(jì)劃”。其中，發(fā)表國外SCI論文3篇，國內(nèi)核心期刊論文5篇。論文在1年內(nèi)全部完成并投稿。
　　七、數(shù)據(jù)共享根據(jù)《中國極地科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理辦法（試行）》（國海發(fā)2003[14]號）和《中國極地科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理辦法》實(shí)施細(xì)則的要求，本課題取得的全部數(shù)據(jù)在考察結(jié)束的50天內(nèi)匯交給中國南北極數(shù)據(jù)中心。匯交的內(nèi)容包括：原始數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、初步加工的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和數(shù)據(jù)說明文檔等。數(shù)據(jù)包括中方和外方取得的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)匯交平臺(tái)：中國極地科學(xué)數(shù)據(jù)庫（http://www.chinare.org.cn）。
　　項(xiàng)目中方隊(duì)員取得的觀測數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)匯交一年后正式公開給國內(nèi)科技人員共享使用。外方取得的數(shù)據(jù)按照外方數(shù)據(jù)解密的要求提供共享。（中國海洋大學(xué)極地海洋過程與全球海洋變化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室供稿）