撰文 | 丹尼尔·克雷西

科考船的价格非常昂贵，所以货船、游船和渔船都能成为科学家了解海洋的帮手。

▲印度洋上，科学家们从法国科考船马利翁·德弗莱号（Marion Dufresne）上下到海中。科考船非常昂贵，因此一些科学家开始用货船、游艇和渔船进行研究。图片来源：Benoit Stichelbaut / Hemis / Alamy

在海洋中开展科学研究成本高昂。如果要买一艘最先进的科考船，10亿美元可能也不够。一艘科考船每天的实际运行费用动辄就要数万美元，这还不包括水下探测或者乘直升机探查遥远冰川的费用。高额费用限制了研究人员的出海时间，也束缚了他们的手脚：他们无法到某些地方去收集渔业、气候变化、天气、以及一系列其他问题的相关数据，而这些问题或许会影响数万亿美元。也因此，大部分海洋没有完整的数据，世界上较为贫穷的地区尤其如此。因此科学家逐渐开始用更便宜的方式收集诸如气温、盐度、深度等必要的基础信息。这就是科学界的“援手船”（vessels of opportunity），也就是自愿帮助完成某件事情例如清理漏油或者救援等的地方商用船只。科学家利用已经在海上航行的船只开展工作，可以用远低于科考船的成本，填补现有海洋数据中的巨大空白。

又冷又远，还特别特别贵

南极是科考难度最大的地区之一。科考船要想驶入那片冰冷的水域，必须要先成功通过南大洋复杂的政治和许可系统。因此，如果某个科考队想要深入南极水域寻找巨型乌贼，他们有一个花费更少的办法：载着越来越多的游客前往南极洲的游轮。“科考船每天的费用大约为10万美元，有时运行成本可能高达每秒22美元。而且要让涉及的各方都给这艘船发放许可，需要大量的协调工作。” 加拿大纽芬兰纪念大学（Memorial University of Newfoundland）的海洋科学家迈拉·格雷厄姆（Myrah Graham）说：“但观光船已经获得了许可，而且它们已经在前往那里的路上了。” 利用游轮不仅节约了成本，还更加环保。据格雷厄姆的团队估计，如果不使用自己的船只，每位研究人员每天可以减少约417公斤的二氧化碳排放。

▲一艘停靠在南极洲库佛维尔岛（Cuverville Island）附近的客轮，离它不远的地方有一群巴布亚企鹅。据海洋科学家估算，与使用专门的科考船相比，搭乘游轮开展科研任务可以显著降低温室气体排放。图片来源：David Rowland / One Image / Alamy

搭乘游轮也不是十全十美。研究人员无法控制游轮的航向、以及何时向海中投放设备，并且他们还要在乘客上下船的时候挪动设备。捕捉巨型乌贼的研究人员可能想要去人迹罕至的深海海域，而可以想见，游客们更愿意去的则是生活着大量企鹅的海滩。但格雷厄姆表示，她的这趟行程“毫无疑问是成功的”：她的团队在一个此前少有人研究的地区架设了36台摄影机，甚至捕捉到了可能是巨型乌贼的影像。如果真是巨型乌贼，那将是首次在自然栖息地捕捉到其影像。“不过，这也是我们首次看到这部分海底区域。”她说，“尤其是气候变化导致极地正在以4倍于其他地区的速度发生着变化。掌握了那里的现状，我们未来就有可能以此为基线监测并了解海底正在发生的变化。”

在海洋的“高速公路”上

尽管全球只有大约100艘远洋科考船和几百艘游轮，但商船却超过5万艘。“夹竹桃”号货轮（CMV Oleander）便是其中之一。这艘船每周在美洲东海岸的新泽西与百慕大之间往返。自1992年起，它每次航行都会收集墨西哥湾流（Gulf Stream）的数据。多年来，人们一直利用船只收集天气数据——即海平面上的气候状况，而利用“夹竹桃”号做的却是一件其他船很少做的工作：用其自身搭载的一个名为“声学多普勒流速剖面仪”（Acoustic Doppler Current Profiler）的传感器，测量海面下的洋流情况。

▲自1992年以来，每周往返于新泽西与百慕大的“夹竹桃”号货船便在航行过程中收集墨西哥湾流的数据。商船可以反复到访同一片水域——这往往是科考船无法做到的。图片来源：Oceanography Magazine, CC BY
 

科考船的时间非常宝贵，因此可能很少重复访问同一地点。“夹竹桃号”项目的可贵与不同之处在于：它能一次又一次地收集同一片海域的数据。曾在“夹竹桃”号项目的测量工作中起到了关键作用的罗德岛大学（University of Rhode Island）退休教授汤姆·罗斯比（Tom Rossby）说：“这些船沿同一条航线来来回回，一遍又一遍地重游同一片海域。因此，可以建立起一个记录这条航线上各种海洋状态的数据库和详细目录。”参与“夹竹桃”号工作的一些人员现在负责着“商业船只上的科学研究”（Science RoCS）计划，这是全球几个旨在增加研究人员利用船只机会的项目之一。Science RoCS希望建立航运业和科学界之间的联系，将拥有仪器的科学家与船主搭上线，从而能够在科考船很少到访的地区进行大规模的重复测量。美国伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）的海洋学家艾莉森·麦克唐纳（Alison Macdonald）说：“现在有很多其他仪器可以安装在这些船上，包括测量二氧化碳分压的仪器。这对于理解碳系统、海洋和大气之间的动态关系非常重要。”

渔船出海，兼顾科考

在海洋上航行的商船数以万计，但渔船的数量却高达数百万。除了在捕鱼过程中收集的数据（例如捕获的鱼类品种及捕捞位置的详细信息）之外，这些船还越来越多地被用来为科学家开展测量工作。在美国，100多艘在新英格兰海岸作业的船只已经在龙虾笼上安装了传感器，用来测量海水温度和氧气水平。新西兰则更进一步。Te Tiro Moana（毛利语中的“海洋之眼”）项目目前有200艘船只参与，占该国渔船总数的三分之一以上。库珀·范·弗兰肯（Cooper Van Vranken）是海洋数据网络（Ocean Data Network）的创始人兼首席执行官，该机构牵头开展渔船海洋观测网络（Fishing Vessel Ocean Observing Network，简称FVON）项目。弗兰肯负责给渔船匹配已有的传感器，并分析和发布它们产生的数据。他说：“渔船的独特之处在于有机会收集水面下的数据，因为捕网是下到海里的。事实证明，我们在公海上获得的水下数据比近海渔场多得多。”

▲加纳，一位渔民在渔网上加装温度和深度探测器。世界各地的渔船被越来越多地用来收集水下科学数据。图片来源：Ocean Data Network, Environmental Defense Fund, Partnership for Observation of the Global Ocean, and the University of Ghana

库珀的梦想是在FVON的旗下建立一个规模更大、遍及全球的网络，来监测海水温度、盐度和其他重要的海洋信息。近期他在合作发表的一份研究论文中写道，“全球渔业意味着一个巨大机遇，可以改变海洋数据收集范式。”过去的一年是忙碌的一年。FVON加入了海洋数据收集的伞状组织——全球海洋观测系统（Global Ocean Observing System），而且联合国组织的一篇关于亟需扩大海洋观测的白皮书中也提到了FVON。库珀告诉对话地球，全球大约有200万艘可供利用的渔船，目前有近1000艘已经用于数据收集。他说：“我们的目标是1万艘渔船。那将从根本上改变海洋数据观测、海洋学以及海岸韧性。”  

游艇向科学启航

渔船与货船的航线是由经济效益决定的，而有些船的航线则是由船主的喜好决定的：私人游艇。目前，一些项目尝试利用游艇收集各类海洋信息。“游艇为科学”（Yachts for Science）项目便是其中之一。该项目曾经帮助一位蝠鲼研究者前往马尔代夫，并帮助一位研究黑珊瑚的科学家乘坐一艘豪华游艇在印尼水域开展研究。负责该项目科学工作的露西·伍德尔（Lucy Woodall）表示：“要在海洋各处收集我们需要的所有数据，仅靠现有的科考船是不够的。”对她所在组织的而言，关键是为想要开展项目的研究人员与可以帮上忙的游艇主牵线搭桥。伍德尔是英国埃克塞特大学（University of Exeter）的海洋保护与政策研究员，同时也是非盈利研究基金会Nekton的首席科学家。这个基金会支持了“游艇为科学”项目。她认为，重要的是要认识到能够登上一艘船开展工作，不论是什么船，都是一种福分。她说：“这是大多数对海洋领域感兴趣的科学家所没有的特别待遇，因为他们的国家可能没有合适的船只或平台，或者他们所在的机构无法轻易获得这样的资源。”发达国家的水域，或者是它们感兴趣海域的数据都更为完备。对于那些无法为科考船和大学提供充足资金的国家而言，“援手船”可以帮助填补其管辖海域的数据空白。“我本人曾搭乘各种船只进行研究，从桨板到装备精良的科考船，任何能漂浮的平台都是有用的。”伍德尔说。如果这些以及其他“援手船”项目的愿景得以实现，那么将来海上研究将不再那么昂贵，因为几乎所有的船只都有能力开展研究。

本文首发于对话地球网站。

■ 丹尼尔·克雷西（Daniel Cressey），对话地球海洋编辑，常驻伦敦，2024年加入对话地球。在此之前，丹尼尔曾在《自然》（Nature）、(Research Professional News) 等刊物担任了20多年的记者。他拥有化学、科学史和新闻学专业的学位。他在对话地球负责的领域包括渔业、海洋保护与保护区、塑料和其他海洋污染物、气候变化与海洋酸化，以及海洋治理和海洋正义。