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(cè)量?jī)x器
北極簡(jiǎn)陋的工作現(xiàn)場(chǎng)
極地寵兒歡迎雪龍?zhí)?BR>
趙進(jìn)平教授在美國(guó)北極考察船上接受美國(guó)新聞?dòng)浾卟稍L
矯玉田高工在北極進(jìn)行海冰考察
史久新教授在北極浮冰上工作
北極冰花
2007/2008國(guó)際極地年(IPY)中國(guó)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(guó)提出10個(gè)行動(dòng)。國(guó)際合作計(jì)劃是IPY重要的目標(biāo)之一,北極國(guó)際合作科學(xué)考察是主要行動(dòng)之一。我校極地海洋過(guò)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(guó)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(cè)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(guó)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(duì)大氣的熱力貢獻(xiàn)顯著增加。我國(guó)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(yáng)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(guó)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(lái)自白令海,攜帶大量營(yíng)養(yǎng)鹽,是典型的高營(yíng)養(yǎng)鹽水體。在太陽(yáng)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(yíng)養(yǎng)鹽被長(zhǎng)期消耗,太陽(yáng)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(wú)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(guò)程的發(fā)展對(duì)物理過(guò)程產(chǎn)生顯著影響。在北冰洋,由于氣溫低,生物過(guò)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(guò)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(cè)資料,尤其是沒有熱力學(xué)、光學(xué)和生物學(xué)的同步觀測(cè),生物過(guò)程對(duì)物理過(guò)程的影響至今不清楚。
本項(xiàng)目將在2007年前往美國(guó)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(cè),研究生物過(guò)程對(duì)物理過(guò)程的影響,去驗(yàn)證我國(guó)科學(xué)家提出的北極次表層暖水的形成機(jī)理,促進(jìn)對(duì)北極變化的研究。
二、研究目標(biāo)通過(guò)搭載美國(guó)破冰船Healy和加拿大破冰船埃莫森號(hào)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(guò)程對(duì)海洋物理過(guò)程的影響,了解生物過(guò)程對(duì)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(guò)程對(duì)氣候變化的貢獻(xiàn)。
三、研究?jī)?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(guò)程對(duì)海洋熱力學(xué)結(jié)構(gòu)的影響(5)海洋生物過(guò)程的氣候效應(yīng)四、進(jìn)展安排1、考察內(nèi)容(1)與美國(guó)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。
?。?)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(hào)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(duì)繞極冰間水道研究系統(tǒng)(CFL)的觀測(cè)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(chǎng)考察計(jì)劃,b)建立觀測(cè)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(duì)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(hào)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(guò)程的。CFL是加拿大國(guó)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(guò)程對(duì)海洋物理過(guò)程的影響,是國(guó)際上尚沒有開展的研究工作,是我國(guó)經(jīng)過(guò)多年研究凝聚出的新的研究思路,也是我國(guó)在國(guó)際極地年的工作計(jì)劃之一。這個(gè)思路提出后得到國(guó)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(cè)數(shù)據(jù),促進(jìn)關(guān)于海洋生物過(guò)程對(duì)海洋物理過(guò)程影響的研究,取得國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果。
六、預(yù)期成果完成《2007年國(guó)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(guó)南北極數(shù)據(jù)中心,并向國(guó)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(guó)際極地年中國(guó)計(jì)劃”。其中,發(fā)表國(guó)外SCI論文3篇,國(guó)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(guó)極地科學(xué)考察數(shù)據(jù)管理辦法(試行)》(國(guó)海發(fā)2003[14]號(hào))和《中國(guó)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(guó)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(shuō)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(guó)極地科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.chinare.org.cn)。
項(xiàng)目中方隊(duì)員取得的觀測(cè)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)匯交一年后正式公開給國(guó)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(guó)海洋大學(xué)極地海洋過(guò)程與全球海洋變化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室供稿)