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2016
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開啟“夢之航”時代：中山大學南?？茖W考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南?？茖W考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南?？茖W考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南海科學考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南?？茖W考察首航紀實
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開啟“夢之航”時代：中山大學南海科學考察首航紀實
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開啟“夢之航”時代：中山大學南海科學考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南海科學考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南?？茖W考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南?？茖W考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南海科學考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南海科學考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南?？茖W考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南海科學考察首航紀實
開啟“夢之航”時代：中山大學南?？茖W考察首航紀實
<p>策劃/新聞中心、海洋科學研究中心 特別鳴謝/楊建林、劉軍、黃龍舟、鄭意文 責任編輯/劉嘉 設計/楊磊、吳海婷 文案整理/劉嘉、陳曉琳、郭金晶、李詩瑤</p>
<p> 2016年9月7日，歷時31天的“中山大學南?？茖W考察計劃”首航順利返航。自8月8日起，來自海洋科學學院、大氣科學學院、地球科學與地質工程學院的33位師生，共同經歷了這次被稱為“夢之航”的科考之行，開啟了中山大學“聚焦中國南海、經略深海遠洋”的新時代。這也是中山大學自1928年在國內率先對西沙群島開展科學考察以來，首次由學校組織的綜合海洋科考。<br> 中山大學提出發展數字海洋共性關鍵技術，研究南海動力過程與環境效益、南海海洋生命與生態調控、南海形成演化與礦產資源、南海海氣作用與自然災害等四大南?？茖W問題。經過精心準備和周密組織，首航科考依托科技部、國家自然科學基金委、國家海洋局等重大計劃項目課題，分為兩個航段，行經100多個站位，采集上萬份樣品，以整個南海北部的大陸架及2000米水深海域為調查對象，研究涵蓋海洋生態、物理海洋、海洋生物、海洋地質、海洋大氣、海洋沉積等多個學科……在中山大學建設世界一流“海洋學科群”的歷程中，首航無疑圓滿完成了它的使命。<br> 當科考隊員埋首于樣品分析、數據整理的時候，我們不妨一同回顧這次具有劃時代意義的首航，一同聆聽來自中國南海的科考故事。</p>
<p> 海洋是一個非常復雜的自然對象，對她的研究涉及海洋科學、海洋技術、海洋工程和海洋人文社科等學科領域。歷史證明，無論西方還是東方，誰控制了海洋，誰就在世界上擁有更多的話語權。中山大學地處“南海門戶”，有責任、有義務發展海洋學科群，研究南海、經略南海，服務國家南海戰略和“一帶一路”建設。<br> “南?？茖W考察計劃”是中山大學重點發展海洋學科群的重要體現。近一年來，中山大學將海洋學科群作為學校發展的重中之重，在珠海校區布局建設“深海”學科，從學科布局、人才培養等方面給予政策傾斜和扶持。今年4月，學校成立海洋科學研究中心，聘任中國科學院院士張培震教授擔任中心主任，專責推動海洋學科發展和平臺建設。<br> 與此同時，中山大學“十三五”期間新建一艘6000噸級海洋綜合科考實習船的項目已獲教育部批復同意，正在進行可行性研究報告編制。在科考船建成之前，中山大學將每年籌集經費“借船”科考，首航半年后的冬季還將進入南海的深水區開展第二次科考。<br> 正如學校黨委書記陳春聲在首航動員大會講話中所指出，未來中山大學將進一步發揮綜合性大學的多學科優勢，建設世界一流的完整的“海洋學科群”，力爭在世界海洋科考和研究領域掌握話語權。</p>
<p> 經過兩天的安裝調試，8月8日18時，“海調6號”科考船正式啟航。彼時的湛江港晚霞如錦、風平浪靜。科考船駛離湛江港后，開始向南沿第一個斷面（H斷面）行駛。H斷面近海南島西側，設計包括9個站位。科考船于9日6時到達第一個站位H1后，采樣工作持續了3個多小時。<br> 有了良好的開端，科考人員一鼓作氣，截至10日15時，完成了H斷面8個站位的采樣。隨著科考船向外海開進，水深浪大，船體搖晃程度加劇，工作難度明顯增加。為了更快結束對H斷面的考察，經出海領導小組商議，首席科學家殷克東教授決定取消H斷面的最后一個站位H9，直接前往西面的I6站位，以節省時間到達海南島西南側的I斷面。<br> I斷面設計有6個站位，科考船于10日23時30分到達I6站位，考察工作有條不紊地推進。11日上午完成I3站位工作后，根據首席科學家意見，在附近海域設連續站進行24小時連續取樣試驗。定點位置陰天間小雨。<br> 12日14時，連續站取樣試驗完成，科考船繼續走航，先后進行I斷面剩余站位，以及與I斷面平行、位于三亞附近J斷面的采樣工作，于13日13時完成。此后，科考船將向東行駛，前往G斷面作業。</p>
<p> 天公不作美，持續的大雨讓海況變得異常惡劣。科考船不得不放棄H10、G10、G9、G8這幾個不具備作業條件的站位。到達G7站位時已是14日晚間，但由于風浪太大，仍舊無法作業。15日10時，科考隊員在G7站位試作業，先后完成水樣、大氣探測，地質采樣無法進行。<br> G斷面的作業并不順利，先是在G4站位作業時，地質抓斗被卡在海底巖石里遺落海中；再是因臺風“電母”影響，科考船不得不于15日下午?？筷柦l坡漁港避風，直至19日早間才離港航行，慢速沿海岸線轉向東面的F斷面，并于上川島附近再次停船過夜。<br> 20日天氣恢復晴好，科考船于8時30分再次到達F1站位?？瓶缄犛?1日凌晨結束F斷面9個站位的作業，往E斷面行進。<br> E斷面由珠江入?？谘由於?，共設計13個站位，其中包括此次航行最遠的E13站位。23日凌晨，科考隊完成E13站位作業，共采得兩個水樣（其中一個深達1500米），進行了大氣探測；地質采樣由于海深太大未能進行。<br> 其后，科考隊決定取消E10定點站，從E13到E9之間每個站位采水樣2-3次，從E7到E5之間增加兩個柱狀采樣點。完成E斷面采樣后，首席科學家殷克東教授決定在珠江口增加一個站位。科考船于26日早間停靠南沙港貨運碼頭，第一航段結束。</p>
<p> 在南沙港貨運碼頭，科考隊完成領隊交接、部分科考隊員更替、物資補給等工作后，于27日7時駛離碼頭，開始執行第二航段科考任務。水文組加入第二航段。<br> 剛一離港，科考船在珠江航道作業時，切斷一漁船錨繩，所幸均無人員設備受損。妥善處理后，科考船繼續行駛，28日晚間開始向位于大亞灣外海面的D1站位走航。<br> D斷面設計有10個站位。29日中午，由于遭遇強風，科考船在D2往D3站位途中，決定折向C1站位避風，并于夜間往此次航行最東面的A斷面走航。此時甲板無法作業，人員俱在艙內。<br> A斷面位于汕頭附近海域東部，設計站位8個；B斷面位于A斷面西側的汕頭以南海面，設計站位10個。從科考船于8月30日12時30分到達A1站位，至9月2日18時20分完成B1站位采樣，雖經歷雷雨，但各項科考工作均進展得較為順利。</p>
<p> 由于在第二航段開始時改變了原本由D斷面至A斷面的航行路線，在結束了B斷面工作之后，科考船于9月3日6時到達位于汕尾以南海面的C1站位，開始C斷面作業。<br> C斷面11個站位的采樣工作進行得相當順利，至4日23時全部完成。之后往西折向D斷面最遠的D10站位。6日17時許完成D3站位工作后，科考船經由D2站位往位于珠江口的Z斷面走航。<br> Z斷面設計了19個密集的站位。7日6時許從珠江入?？谕庋亻_始，科考船邊作業邊回航，整個Z斷面的采樣工作歷經約10小時。傍晚時分，科考船再次?？磕仙掣圬涍\碼頭，長達一月之久的中山大學南?？茖W考察首航勝利結束。</p>
<p> 生物實驗組由海洋科學學院殷克東教授擔綱，4名教師、4名博士生、6名碩士生組成了首航的“最強陣容”。<br> 圍繞“珠江陸源營養物質輸入南海近海形成大氣的新碳匯”的科學假設，生物組師生們重點研究不同尺度物理－化學－生物耦合的生態系統碳源匯過程。這一課題的意義在于，珠江河流輸入的氮通量是目前國家尚未考慮的新碳匯，對這一新碳匯的估算，對于我國碳減排策略以及國家在國際碳減排談判將發揮重要作用。<br> 科考中，生物組的工作分為基礎參數采集與現場培養實驗兩大部分，既能了解夏季南海的基本特征，又能模擬海洋環境，研究浮游植物的生長規律、初級生產力的變化等等。<br> 由于本航次站點密集，水層較多且水量充足，是難得的系統研究南?；咎卣鞯臋C會，故本航次設計采集了十幾種參數，基礎參數采集分為深水溫鹽深儀及采水系統（CTD）操作與采樣操作兩部分工作內容。<br> CTD是出海調查必需的儀器設備。CTD本身可以獲得溫度、鹽度、深度數據，其配備的傳感器還可獲得葉綠素、熒光、DO、pH、PAR（光合作用有效輻射）數據。采水系統是12個10升的采水瓶，可以通過CTD設置采水的層位。CTD可以到達水下6800米，但由于所租科考船纜繩的限制，本航次最深采到了1500米的水樣品。<br> 重復的采水和過濾可謂費時費力：根據采水層位數量不同過濾時間1-2小時不等，有時候上一站位的樣品還沒處理完，下一站位就到了；出海調查不管白天黑夜，到站就采樣，加之人員有限無法“三班倒”，需要“連軸轉”，所以工作強度高。</p>
<p> 取到樣品之后，生物組隊員就著手進行水樣處理。一部分水樣用來過濾4張濾膜，各濾膜所測參數分別為POC/N（顆粒有機碳/氮）、POP（顆粒有機磷）、PIC（顆粒無機碳）、同位素；一部分水樣用來過濾分級葉綠素；還有一部分水樣過濾后獲得營養鹽、DOC/N（溶解有機碳/氮）、DOP（溶解有機磷）、CDOM（有色溶解有機物）。有些樣品需要冷凍保存，回到實驗室后再進行測試分析，每個參數大約1000個樣品，十幾個參數即10000多個樣品，要測完所有的參數至少需要一年的時間。<br> 此外，生物組隊員們還在航程就一些研究熱點問題進行實驗，包括：呼吸實驗，了解各個海區呼吸速率的變化；生產力實驗，對南海北部水體的初級生產力、新生產力及生產力分級情況進行調查；小型浮游動物攝食實驗，比較小型浮游動物攝食速率在表層和葉綠素最大層的不同，比較攝食速率晝夜的變化；磷限制實驗，探究磷限制是不是珠江口水域難于形成低氧區的原因；等等。<br><br></p>
<p> 大氣實驗組由大氣科學學院王寶民副教授任組長，另有3名碩士生參與其中。<br> 大氣組師生們關心的是南海北部沿岸的海陸風環流特征及其對局地天氣和大氣環境的影響機制。針對缺少基本海洋氣象數據觀測這一難點，大氣組主要進行了南海夏季風期間南海氣溶膠、云、輻射和降雨特征的研究。<br> 科考中，大氣組最重要的儀器是微脈沖激光雷達。該儀器激光波長532納米，可探測10-15公里高度氣溶膠和云的光學特性，空間分辨率達到5米，并配有三維掃描系統（可進行全方位旋轉）和氣象相機（可拍攝天空），可對氣溶膠和云進行高分辨率探測。<br> 微脈沖激光雷達在航次中全程探測，每5分鐘記錄1次15km高度以下氣溶膠光學特征參數，垂直空間分辨率15m，共取得垂直廓線8064條；天氣相機每小時拍攝1次，共拍攝云圖672張。<br><br></p>
<p> 此外，由太陽能供電的自動氣象站也進行全程探測，每分鐘記錄1組數據，對風向、風速、氣溫、濕度、氣壓、輻射、降雨、日照進行連續觀測，共取得數據40320組。三維超聲風速儀，對三維風速進行高頻觀測，用于大氣湍流研究，每1秒記錄20組數據，包括3個風速分量及超聲溫度數據，共獲得數據約4800萬組。還有大氣單顆粒采樣器，用于氣溶膠單顆粒粒徑、形貌和混合狀態研究。<br> 由于無人機在海上大風情況下無法正常飛行，為此，王寶民老師設計了一種類似釣魚竿的簡易裝置，將無人機上攜帶的紐扣式溫濕度記錄儀分別拴在2米、3.5米、5.5米和7.5米的竹竿上，分別測量海平面上這幾個高度的溫濕度廓線。</p>
<p> 地質實驗組由地球科學與地質工程學院李牛博士后任組長，7名師生共同組成。<br> 地質組師生們采集樣品，以開展南海北部沉積作用與環境效應系統的研究。在南海北部大陸架系統采集沉積物的樣品，用于研究南海北部末次冰期以來的沉積空間展布特征和沉積體系的年代序列，揭示海洋的沉積作用、古環境和古氣候演變及海平面變化過程，為南海的生態環境治理提供基礎資料。<br> 地質組的主要作業任務是海洋地質觀測取樣，包括表層和柱狀沉積物取樣（包括鐵錳結核等）、懸浮體過濾、現場沉積物化學測定等。本航次共計采得16個柱狀樣和22個表層樣。</p>
<p> 地質實驗組的當家儀器為重力柱狀取樣器和海底沉積物采樣設備（抓斗）。<br> 重力柱狀取樣器主要是靠重力快速下沉插進海底沉積物中，套取海底底質物。重力采樣柱依靠在后甲板的絞車纜繩收放，整套重力柱長5米，其中重力錘長2米、取樣管長3米，全部重約250千克。重力柱由纜車懸吊入海后，以每秒1米的速度下放；將要離底10米左右時，作自由落體下放，讓取樣柱盡可能深地插入沉積物中。<br> 收放重力柱看似簡單，但是由于船在海上難以保持平衡，如遇海浪會使其發生悠蕩，存在安全威脅。因此，采樣作業時，地質組隊員們奮力拉繩放纜，努力確保安全。重力柱就像是支大針管，成功的取樣會取得滿滿一管沉積物，并且保持沉積層序。<br> 海底沉積物采集任務的完成，關鍵在于采樣器的順利工作。隊員們在作業過程中遇到的一個棘手的問題——由于兩套管間螺絲紋過細，無法在搖晃不定的船上完成裝管。最后，地質組成員們臨時商討對策，決定直接在沉積物取樣管尾部加裝重力錘。經過兩次下水試采，終于成功獲取第一段海底沉積物樣品。<br> 困難總是不期而至。在G3站位作業時，由于海水流速較大，抓斗被礁石或其它東西卡住、纜繩被扯斷裂，抓斗沉海遺失。所幸趁著科考船避風靠港時，地球科學與地質工程學院連夜冒雨送來新的抓斗，這才使地質組后續的采樣工作得以進行。</p>
<p> 水文實驗組僅參加了第二航段的科考，海洋科學學院何蕾副教授任組長，另有博士生1名、碩士生2名和本科生1名參與其中。<br> 水文組在本航次中共計完成走航站位53個、連續站位1個（20小時）。其主要任務是觀測海洋水文動力要素，如平均流剖面、溫鹽剖面及湍流微結構剖面，用以研究珠江羽狀流密度層化與湍流混合。<br> 水文觀測所使用的最重要的儀器是湍流微結構剖面儀MSS-90L，該儀器的采樣頻率為1024赫茲，最大測量深度為500米。雖然湍流微結構剖面儀體積小，重量也只有20千克，但卻是研究海洋小尺度湍流混合的一把利器。該儀器裝備有標準溫度、鹽度和深度傳感器，FP07快速溫度傳感器，快速鹽度傳感器，濁度傳感器，溶解氧傳感器，兩個PNS6電陶瓷剪切傳感器。從湍流微結構剖面數據中，我們不僅獲得湍動能耗散率和熱耗散率等湍流參數，還可以獲取溫度、鹽度、深度和濁度等基本水文要素信息。</p>
<p> 一次科學的、有效的、高質量的湍流微結構剖面儀的投放需要經驗豐富的科考人員相互協調、分工合作才能順利完成。因為該儀器在下放過程中需要自由落體，不能受外力干擾，下放速度需在0.5-0.8米/秒的合理范圍之內，所以對甲板投放人員提出了很高要求。為了防止儀器下放過程中觸底時間過長而損壞儀器底部的傳感器，甲板投放人員需要實時獲取投放位置的水深數據及儀器下放的即時深度。因此，湍流微結構剖面儀的投放包括了甲板單元和室內單元。<br> 室內單元的人員主要負責實時監測儀器入水深度，并通過對講機向甲板單元的人員匯報，讓對方實時得知儀器的所處深度；除此之外，還需及時靈活處理各種突發軟件故障，保證儀器觀測數據能正常存儲。<br> 甲板單元的人員主要負責儀器的正確投放。儀器入水后，垂向分運動保持勻速下降，水平分運動則隨水流流動，通過控制電動絞車，靈活控制絞車的收放速度，保證連接儀器的電纜始終處于松弛狀態，不牽扯儀器，但也不能余留太長，避免自身纏繞或者盤到螺旋槳上；當從室內單元得知儀器觸底后，即刻回收儀器。</p>
<p> 民以食為天，科考隊員也不例外。海上漂泊，照樣得一日三餐吃飽吃好；作業不分早晚，有時還得加餐。<br> 船上的食物儲備必不可少：船在啟航前就儲備了200噸淡水，足夠每日供應的新鮮瓜果、乳制品和飲品，甲板上還飼養了一定數量的活禽。早餐有雜糧粥、紅薯、玉米等食物供應，午、晚餐后還有無限量的水果和酸奶，葷素搭配，精粗結合，科考隊員的基本營養需求得以保障。每到飯點，一群人圍坐著吃上幾口“大鍋飯”，再講點海上收獲和軼聞趣事，津津有味，也其樂融融。<br> 海上科考漫長而枯燥，無論伙食如何豐盛，時間一長還是難免單調。科考隊員在“船老大”的幫助下也“另辟蹊徑”，工作之余嘗試“海釣”?；蛟S你覺得“近水樓臺先得月”，哪能沒有海鮮？事實上，海釣收獲并不多，但偶爾小有收獲加個菜，也滿足了隊員們打打牙祭的小心愿。</p>
<p> 海上可沒有遮蔽物，科考隊員面臨的不是烈日炎炎，就是狂風暴雨。每當天氣晴好，紫外線照射也威力無窮。為了應對在太陽下暴曬的工作環境，隊員們各顯神通“閃亮登場”，戴上遮陽帽和墨鏡還不夠，面部再裹上圍巾，上身穿著防曬服，而下身卻是短褲拖鞋。這樣的“奇裝異服”，恐怕也只有身在船上的人才能欣賞。<br> 海上作業具有相當的危險性，晴天尚有“海浪輕輕搖”，可遇上大風大浪，到達既定站位時，采樣工作照樣得進行。凡是出艙作業，隊員們必須嚴格遵守規范，戴安全帽，著救生衣。必要時還需系上安全繩。<br> 此外，科考船上設有專門的起居室，配備了簡易家具和空調，基本滿足科考隊員的日常起居需求。雖然條件簡陋，但在漫無邊際的大海上，那也是科考隊員勞累之后放松身心的港灣。</p>
<p> 南海科考怎能少了政治保障？科考隊將臨時黨支部建在了科考船上。<br> 正式出航的前三小時，科考隊在科考船上召開了全體黨員會議，會議由第一航段領隊楊建林主持。會上，9名黨員一致通過成立臨時黨支部的提議，并推選了支委。會議傳達了學校關于做好首航各項工作的指示，要求全體黨員圍繞“確保安全、順利科考、積極宣傳”的目標，在執行航段任務的全過程中真正發揮黨員的先鋒模范作用，保證順利圓滿地完成首航任務。<br> 社會媒體和大眾對這次首航給予極大的關注。除了保質保量完成科考任務外，支委們抓住各種機會拍攝采訪，利用靠近陸地時的微弱手機信號實時發回信息和圖片，或是用衛星電話向岸基指揮小組報個平安。16日，科考船因臺風原因在陽江閘坡漁港避風。在此期間，全體男性黨員犧牲休息時間，和船員一道自晚上12時后分三班輪值，以確保科考船安全。<br> 28日上午，接任第二航段領隊的黃龍舟召開臨時黨支部會議，再次強調安全作業，要求黨員發揮帶頭和監督作用，明確了第二航段的宣傳工作計劃和分工。同時要求黨員關注身邊隊員的心理狀態，互相幫助，堅守崗位，確保全員安全返航。<br> 黨支部雖小，而作用不容小覷。受到船上黨員們的影響和感染，大氣科學學院碩士生李源在第一航段結束前，鄭重地向黨支部遞交了入黨申請書。</p>
<p> 要說起海上作業最大的生理挑戰，那非“暈船”莫屬。隨著科考船向外海開進，水深增加，船體搖晃程度加劇。加上臺風等極端天氣的影響，船身搖晃更加劇烈。有科考隊員反映，“有些時候，海水的平面遠遠高于甲板，搖晃中遠處四層樓高的大船也只能看見旗桿”。在剛出海的幾天里，隊員們出現了不同程度的嘔吐、胸悶、缺乏食欲等癥狀。<br> 隨隊醫生黃懷球除了給有需要的隊員發放事先準備好的暈船藥，還有針對性地在“食療”上下了一番功夫。醫生搖身一變成了“黃大廚”：一扎掛面、兩包老壇酸菜牛肉面醬料、幾枚雞蛋、一把白菜或幾顆番茄，再將船員釣上的魷魚一鍋燴，輔以榨菜絲，獨門秘方“黃記私房面”贏得“食客”們的青睞。第二航段的隨隊醫生張建延續這一“傳統”，親手烹制的青椒肉絲、酸辣土豆絲等菜品也受到科考隊員們的歡迎。<br> 隨著航程的推進，隊員們逐漸適應船上的生活，暈船的狀況也有所好轉。黃懷球醫生在微信朋友圈中這樣寫道：“頂著4-5級風浪作業，經驗豐富資深的海洋專家何蕾老師表示已把暈船藥當飯吃，倍感海洋研究的挑戰和海洋人的榮光……”</p>
<p> 海洋科考工作緊張而單調，船上生活條件艱苦，然而，浩瀚的南海也時不時帶給科考隊員們以無限驚喜。變幻莫測的天氣賦予海上有別于陸地的盛景。湛江港傍晚的漫天彩霞，仿佛召喚著科考隊員們揚帆起航；臺風“電母”過境后的海天一色，是那樣的深邃而廓大；農歷七月半，海上生明月，海面上的粼粼波光又是那般令人思緒萬千。<br> 天公甚作美，人情亦暖心。8月16日，是海洋科學學院碩士生黃芳娟的生日。恰逢科考船在閘坡漁港避風，有心的科考隊員買來生日蛋糕，與同在8月份生日的楊建林領隊和另外兩位同學一起，度過了一個簡單而又難忘的生日會。<br> 在科考船進入菲律賓附近4千米深水域時，一群群隨船游弋的金槍魚、騰空飛躍的海豚和展翅翱翔的海鷗一起奏響了海上“歡樂頌”。原來，當科考船在海面上航行時，泛起的浪花常常會驅趕水下的浮游生物和小魚浮上水面，有些小魚還會躍出水面，而它們往往是金槍魚、海豚和海鷗的捕食對象。這些偶遇的海洋精靈，會讓科考隊員們津津樂道許久。<br><br></p>
開啟“夢之航”時代：中山大學南?？茖W考察首航紀實
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