2022年07月07日 星期六

【信息】海洋科技动态

发布时间:2023-10-26
  (一)美国国家科学基金(NSF)成立两大地震研究中心,推进地震海啸研究
  近期,NSF宣布投资2100万美元成立两大地震研究中心。其中的卡斯卡迪亚区域地震中心由俄勒冈大学领导,斯克里普斯海洋学研究所等14家机构参与,以太平洋东北部的卡斯卡迪亚俯冲带为研究对象,将采用计算机模拟、人工智能、实验室模拟及现场观测等手段来研究整个俯冲带,该中心将成为美国首个专注于俯冲带地震研究的科学中心;加州地震中心由南加州大学领导,将通过调查横跨加州的圣安德烈斯断裂系统来创建地震的物理模型。两大地震中心的成立有望推进对地震和海啸等地球过程的前沿研究,提高区域防灾水平。
  (二)NSF拨款2.2亿美元,伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)牵头运营美国海洋观测阵列(OOI)
  近期,NSF宣布向美国海洋研究联盟授予一份2.2亿美元的五年合同,用于运营和维护OOI。美国海洋研究联盟由WHOI领导,华盛顿大学和俄勒冈州立大学参与。WHOI设有OOI项目管理办公室,自2018年起领导OOI的管理和运营工作。OOI是美国两大海洋观测网之一,由位于太平洋和大西洋的8个观测阵列共900多个各类自主传感器组成,可实时收集并传输观测数据,所获数据向全球开放,致力于解决全球海洋的关键科学问题。
  (三)美国地质调查局(USGS)紧急开展救援珊瑚行动,帮助珊瑚渡过海洋热浪季
  今年夏天,美国佛罗里达州发生灾难性海洋热浪,受灾范围迅速扩大至加勒比海和西大西洋的其他海域,导致珊瑚白化现象加剧。8~9月,USGS在美国海龟国家公园紧急开展救援珊瑚行动,为受到海洋热浪威胁的珊瑚搭建近40个临时遮阳篷,并添加特定强度的灯光吸引猎物,供珊瑚进食。阳光会加速珊瑚白化过程,临时遮阳篷可在一定程度上缓解白化速率,帮助珊瑚存活到水温较低的秋季。
  (四)加拿大追加新调查船建造预算,总额达12.8亿美元,力争2025年交付
  近期,加拿大宣布追加其新一代旗舰调查船的建造预算,从9.95亿美元增加至12.8亿美元,增幅28%。加拿大新调查船于2017年开始建造,最初预算为1.09亿美元,计划2018年交付。后受到海军舰艇优先建造、新冠疫情和全球通货膨胀等因素影响,预算不断升高,交付时间屡次延期。目前,该船正在加拿大一家船厂建造,总体完工率60%,有望于2025年交付。加拿大前旗舰调查船“哈德逊号”在服役60年后于2021年报废拆除,此后一直租用美国调查船工作,急需一艘新的自有调查船。
  (五)挪威推出新一代浅水多波束EM 2042,适用于海上风电场和海底电缆维护
  近日,专注于水下机器人和传感器技术研发的挪威企业“康斯伯格”推出新一代浅水多波束测深仪“EM 2042”。该设备最大工作水深600米,工作频率范围150~700kHz,配备最新一代波束控制技术和偏航稳定功能,能够在恶劣海况中高密度、高分辨率采集数据。新设备的重量较上一代减轻了60%,更加轻便和易于安装,适宜部署在包括水面无人艇(USV)在内的各种船只上,可在海上风电场和海底电缆的运营维护方面发挥重要作用。
  (六)基于OBS数据,发现北冰洋西斯瓦尔巴陆缘海域的甲烷渗漏机制
  高纬海域陆架区是天然气水合物的主要储区之一。随着全球气候变暖,该区域的甲烷气体更容易从海底渗漏,形成麻坑和泥火山,影响海底结构的稳定性。甲烷的渗漏受到海底岩石物理性质、地形、应力方向等多种因素影响,目前对渗漏过程的认识还存在不足。挪威北极大学的学者使用布设在北冰洋西斯瓦尔巴陆缘海域的22台海底地震仪(OBS)采集的横波数据,对一个麻坑的甲烷渗漏活动进行剖析。研究发现,麻坑浅层(海底下方150~200米)沉积物存在应力变化。进一步结合高分辨率3D地震数据,发现麻坑及其周围区域的水平应力分布存在定向性,北西向应力最大,北东向应力最小。麻坑中由甲烷渗漏形成的水力裂缝方向与最小水平应力方向垂直的概率高达32%,表明水力裂缝的形成方向与水平应力分布之间存在相关性。该研究促进了对北冰洋海域海底甲烷渗漏机制的认识,相关成果发表于《地球和空间科学》(Earth and Space Science)。
  文献来源:Singhroha, S., Schramm, B., Plaza-Faverola, A., Domel, P., Dannowski, A., Cooke, F., & Bunz, S. (2023). Stress constraints from shearwave analysis in shallow sediments at an actively seeping pockmark on the W-Svalbard ">(七)受大地震驱动,海底快速滑坡冲击形成宽阔的海底变形区
  海底滑坡是指在海底地质构造发生变化或受到外力影响时,海底沉积物失稳并发生大规模滑动的现象,通常发生在大陆边缘、海底山脉或斜坡等地质构造复杂的区域。大规模的海底滑坡可引发海底地震、海啸等地质灾害,然而目前对海底滑坡的动力学机制仍然缺乏认识。美国俄亥俄州立大学的学者基于在太平洋东北部卡斯卡迪亚陆缘采集的多道地震数据,根据滑坡沉积物特征还原了滑坡发生时的沉积物移动速度,发现了一个由海底滑坡沉积物冲击形成的海底变形区域,以此为基础建立了一个简单的线性滑坡模型。模型研究表明陆坡区域的动态摩擦力较低,导致在离滑坡起点10公里处,滑坡沉积物的移动速度仍然高达60米/秒。研究推测,卡斯卡迪亚陆缘发生的大地震很可能是促进海底滑坡沉积物快速移动的主要因素。相关成果发表于《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)。
  文献来源:Lenz, B. L., Griffith, W. A., & Sawyer, D. E. (2023). Impact-induced seafloor deformation from submarine landslides: Diagnostic of slide velocity? Geophysical Research Letters, 50, e2023GL104818.
  (八)西风带增强及其所致的海冰减少,导致南极东南极冰架消融,未来将进一步加剧
  南极冰盖是地球气候系统的敏感区域之一,其冰架基底融化是除冰山崩解外造成南极冰量损失最大的过程。冷水团的存在可抑制东南极冰架的消融,但这一保护机制正受到暖水入侵的影响,目前对驱使暖水进入冰架空洞的过程仍然缺乏研究。挪威极地中心的学者基于东南极菲姆布里森(Fimbulisen)冰架长达9年的海洋学观测记录,探讨了暖水入侵与冰架消融之间的联系。观测发现,自2016年以来该海域持续变暖,流入东南极的暖水温度达到0℃以上,且冰架的融化速率明显加快,导致冰架的质量损失增加了1倍。研究认为,在月度时间上,流入冰架空洞的暖水量与亚极地西风带增强所导致东南极沿岸海冰覆盖面积的减小有关。进一步推测认为,随着环南极西风带的持续增强,东南极冰架可能会更多地暴露于暖水中。该研究进一步证实了东南极冰盖动力学变化与海平面上升密切相关,相关成果发表于《自然·地球科学》(Nature Geoscience)。
  文献来源:Lauber, J., Hattermann, T., de Steur, L. et al. Warming beneath an East Antarctic ice shelf due to increased subpolar westerlies and reduced sea ice. Nat. Geosci. 16, 877–885 (2023).
  (九)通过大型水槽实验模拟深海洋流活动,解译深海沉积物运输过程
  洋流决定了海底沉积物、有机碳、营养物质和污染物的运输路径,但直接观测自然界海底洋流仍然存在难度。德国不来梅大学的学者在6×11米的大型水槽中建造了人工陆坡,以模拟和观测洋流如何塑造海底地形并控制沉积物运输。该研究使用水泵模拟水槽中水流和沉积物的输入,使用电流计进行流量监测,通过激光扫描仪测量沉积物的形成和发展过程。实验所获数据与自然海洋系统测量值相比较,以验证实验结果的可靠性。结果表明,在坡度缓、流速低的情景下,陆坡坡脚发生正常平行沉积;在有二次流的情景下,沉积物将堆积在陆坡坡脚形成一道屏障,屏障的形状与沉积物供应量和水流速度相关。该研究利用水槽直接观察了海底形态的详细形成过程,所获参数可用于反推自然界陆坡沉积物的运输过程,并可进一步扩展应用于建立深海过程及开发海洋污染物监测模型。相关成果发表于《通讯-地球与环境》(Communications Earth & Environment)。
  文献来源:Wilckens H, Eggenhuisen J T, Adema P H, et al. Secondary flow in contour currents controls the formation of moat-drift contourite systems[J]. Communications Earth & Environment, 2023, 4(1): 316.
  (十)波罗的海在志留纪大范围缺氧,但缺氧事件早期生物仍然能够发展旺盛
  许多研究已经证明,在早古生代的志留纪-泥盆纪(约4.4亿年前)之前,大气中氧气浓度可能一直低于现代水平。然而,由于未重建早古生代海洋的氧化还原条件,影响了学界对早期生物演化与氧气水平之间关系的理解。瑞典隆德大学的学者基于波罗的海古大陆边缘钻孔的沉积物,通过测试高分辨率氧化还原敏感指标,探讨了志留纪早-中期海洋氧化还原状态及其对海洋生物的影响。研究表明,志留纪期间古波罗的海沿岸底层水主要以缺氧至严重缺氧的水团为主,且广泛、持续存在。即使在非缺氧事件期间,波罗的海与周边古大陆间的海道也普遍缺乏溶解氧,且生物学观察也表明底层水仅仅是微弱富氧乃至缺氧。鉴于大气圈与水圈间含氧状态存在时间延迟,本研究推断志留纪早期,该海域的海洋生物仍然能够在相对“缺氧”的条件下繁衍生息。相关研究近期发表于《地球和行星科学快报》(Earth and Planetary Science Letters)。
  文献来源:Emma R. Haxen, Niels H. Schovsbo, Arne T. Nielsen, Sylvain Richoz, David K. Loydell, Nicole R. Posth, Donald E. Canfield, Emma U. Hammarlund, “Hypoxic” Silurian oceans suggest early animals thrived in a low-O2 world, Earth and Planetary Science Letters, Volume 622, 2023, 118416.
广州海洋局海洋战略研究所(转载请注明出处)

 

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