中国科考队揭秘南极冰间湖生态密码 为气候研究提供关键科学支撑

南极冰间湖是指南极大陆边缘海冰中周期性出现的无冰开阔水域,近年来成为极地海洋科学研究的关注焦点。别看它只是冰海中的一条“缝隙”,却可能影响全球洋流循环,对气候系统和海洋生态带来重要作用。冰间湖的形成机制复杂多样。根据自然资源部第二海洋研究所副研究员张海峰的介绍,冰间湖主要分为两类:潜热型冰间湖由来自南极大陆的强劲下降风吹散海冰而成,感热型冰间湖则由海洋深处上涌的暖流融化海冰形成。两者成因不同,但都在全球海洋循环中占据关键位置。冬季,冰间湖表层不断生成的低温、高盐海水在重力作用下持续下沉,形成被称为“南极底层水”的寒冷水团。这股冷水像一条巨大的“传送带”,将大气和海洋表层的碳等物质输送至深海,进而影响全球气候与海洋生态系统。到了春季,极昼带来的充足光照叠加深层海水上涌补给的养分,为海洋微藻快速生长提供条件。微藻繁盛为南极磷虾提供食物来源,继而吸引鱼类、企鹅和鲸类等大型海洋生物前来觅食,形成南极独特而高生产力的生态系统。为了更深入揭示冰间湖的科学过程,中国极地科研工作者采用多种观测手段,其中潜标观测系统是关键工具。潜标由特制缆绳串联多台仪器,在海中竖直悬浮:底端以重块固定海底,顶端用浮球提供浮力,中间搭载各类传感器。布放后,潜标可在预定位置连续观测长达一年,记录不同水层的温度、盐度、流速等关键数据,并采集沉降颗粒物等样品,相当于一位长期守在深海的“监测哨兵”。与中低纬度海域常用的浮标相比,潜标在南极海域优势更突出。南极海域冰山活动频繁,浮标更易受损;而整套系统沉于水下的潜标,更适合开展深海连续观测。此次考察队回收的2900米长潜标集成了我国自主研发的生物声学、光学探测模块,记录了过去一年这片冰海中的“生物变化”。除了潜标观测,沉积物捕获器同样是重要的科研工具。自2003年起,中国科学家在南大洋持续布放沉积物捕获器,重点研究冰间湖的碳汇机制。海洋覆盖地球面积超过七成,是吸收二氧化碳的重要“碳汇库”,而冰间湖将大气二氧化碳固定并向深海输送的能力尤为突出,可视作一台高效的海洋“碳泵”。近年来,我国的观测数据与研究成果更明确了冰间湖藻类对碳输出的贡献,揭示其影响碳汇强度的内在机制,并更系统地刻画了南极近海年际碳循环的图景。这些发现也具有现实价值。在全球变暖背景下,如何更准确评估南大洋碳汇能力、提高对气候变化趋势的预测水平,是国际社会共同关注的问题。中国科学家通过长期、系统的观测研究,为对应的评估与气候应对策略提供了重要参考。每一次数据采集与解析,都是对地球气候记录的补充,也是对未来变化的进一步校验。

冰间湖看似是极地海冰间的一片“空白”,却包含着全球海洋环流与碳循环的关键信息。一次次在风浪与浮冰间完成的观测与回收,把难以直观触及的深海过程转化为可追踪的数据与证据。面向未来,持续、可靠、可共享的长期观测,将使人类对气候系统的理解从“推测”走向“校准”,也让南极这本“地球气候档案”被读得更清、更准、更深。