On March 27 — the second day of comprehensive station operations during the 2026 Autumn Joint Voyage to Prydz Bay, part of China's 42nd Antarctic Expedition — force 12 gale winds, whipping up blowing snow, raged across the Davis Sea Polynya.

    As the side hatch of China's newest icebreaking vessel Xuelong 2's Moon Pool workshop slowly opened, expedition members successively deployed a vertical net, a particulate matter profiling system, and a Conductivity-Temperature-Depth profiler to probe the mysteries of the Southern Ocean (Antarctic Ocean) in autumn.

    Why conduct research during autumn and winter?

    Given such severe climatic conditions during autumn and winter, why does the Xuelong 2 venture deep into the Southern Ocean to reach Antarctica's Prydz Bay? Chen Jianfang, a researcher serving as the deputy leader of China's 42nd Antarctic Expedition and chief scientist of this Joint Voyage, explained that China has conducted oceanic surveys in Prydz Bay for over 30 years. However, in the past —constrained by sea conditions, weather, and technological limitations — these surveys could only be carried out during the summer months; consequently, international scientific understanding of this region during the autumn and winter seasons remains extremely limited.

    The successful completion of the first Joint Voyage to the Ross Sea — undertaken during China's 41st Antarctic Expedition in November 2024 — provided invaluable experience for the current Joint Voyage to Prydz Bay. During the autumn and winter seasons, the biosphere of the Antarctic marginal seas remains active. Mesoplankton, krill, and Antarctic silverfish larvae constitute the primary biological components of this ecosystem; influenced by deep convection and their own migratory behavior, these organisms migrate from the shallow layers down into the deep ocean.

    Prydz Bay is a quintessential example of an Antarctic marginal sea, where the Antarctic Bottom Water is formed. As one of the densest and coldest water masses globally, Antarctic Bottom Water covers 40 percent of the world's deep-sea regions and plays a pivotal role in global thermohaline circulation and climate regulation. Furthermore, key species within the Antarctic ecosystem — such as krill, fish, seals, and seabirds — breed, live, and overwinter in this environment.

    Chen noted that conducting research in Prydz Bay during the autumn and winter seasons serves multiple purposes: it not only helps fill gaps in seasonal survey data for the region but also facilitates a deeper understanding of the formation mechanisms of Antarctic Bottom Water, allows for the assessment of carbon sink intensity, and enables the investigation of the overwintering processes of key biological species.

    Anchoring at the "birthplace" of Antarctic Sea ice

    To achieve the above scientific objectives, the selection of a representative study area is of paramount importance. Within the vast expanse of Prydz Bay, numerous "ice factories"—known as polynyas — are scattered across the water. Among these, the Davis Polynya and the Mackenzie Polynya open water have been designated as the primary focus for the current expedition.

    Wang Shuoren, assistant leader of China's 42nd Antarctic Expedition, explained that a polynya refers to a relatively open area of water that appears amidst dense sea ice during the autumn and winter months. During this period, atmospheric temperatures drop significantly below the temperature of the seawater; this drastic temperature differential causes the ocean to release heat into the atmosphere, thereby triggering the formation of new ice.

    However, katabatic winds — descending from the high elevations of the ice sheet like a colossal hairdryer — sweep the newly formed ice away from the sea surface, leaving exposed water that continues to freeze. Alternatively, driven by upwelling currents, warmer deep-sea water may rise to the surface, inhibiting ice formation or even melting existing sea ice.

    Through this continuous cycle, polynyas emerge as the regions within Antarctica with the highest volume and efficiency of ice production, serving simultaneously as natural laboratories for the study of sea ice formation. Traditional Antarctic expeditions have historically focused on the summer season; however, with regard to Antarctic sea ice production and the formation of bottom water, summer is precisely the most "quiescent" period. Autumn, conversely, constitutes the critical window during which the Southern Ocean transitions from open water to a frozen state — and so represents the optimal opportunity to unlock the core mysteries surrounding the "polynya-deep convection-bottom water" nexus.