2022年07月07日 星期六

【信息】海洋科技动态

发布时间:2023-11-10
  (一)日本成立“海洋系统变化研究中心”,加速创建海洋与生态系统变化的理论体系
  10月12日,日本东北大学和日本海洋科技中心(JAMSTEC)联合成立的“海洋系统变化研究中心”获批纳入日本“世界级研究中心计划”,成为该计划第18个、海洋科学领域第1个获批的研究中心,将在未来10—15年每年获得最高14亿日元(折合约7000万元人民币)资金支持。“海洋系统变化研究中心”拟在海-气-生态相互作用、海洋生态的环境适应机制、海洋生态变化预测等方面展开观测、实验与模拟研究,旨在加速创建海洋与生态系统变化的理论体系。日本“世界级研究中心计划”自2007年启动,是日本最高级别科学研究计划之一。
  (二)德国新海洋技术研发中心启用,专注于极地和深海技术测试与装备研发
  10月19日,经过4年建设,德国不来梅“拉斯穆斯·威卢姆森海洋技术研发中心”正式启用。该中心由德国教育部和不来梅联邦共同投资1850万欧元(折合约1.43亿元人民币)建设,启用后隶属于阿尔弗雷德·魏格纳极地研究中心(AWI),将专注于极地和深海技术测试与装备研发。中心现有40名研究和技术人员,配有电子实验室、海水和海冰实验室、19米高冰钻测试塔等各类研发设备,是AWI首个技术研发部门,也是不来梅首家海洋技术研发机构。
  (三)法国“为什么不?”号调查船赴大西洋中脊探索深海生物多样性
  10月20日,法国海洋开发研究院(Ifremer)“为什么不?”号调查船启航赴大西洋中脊开启为期47天的调查,来自法国多所高校和研究所的30余名科学家参与航次。航次计划对大西洋中脊的5个热液场进行调查,将通过绘制热液场周边生物多样性分布图以建立热液环境与生物多样性间的联系。调查有望揭示深海生态系统的起源、生命周期及环境特征。自2014年以来,Ifremer已经沿大西洋中脊完成了一系列深海生物圈调查项目,服务于国际海底管理局(ISA)授予法国的硫化物矿产勘探合同。“为什么不?”号调查船长107米,总吨位6600,可搭载33名船员和40名科学家。
  (四)英国“生物碳计划”资助3个新项目,促进对海洋生物碳封存潜力的调查与评估
  10月19日,英国自然环境研究理事会“生物碳计划”宣布资助3个新项目。第一个由国家海洋学中心(NOC)主导,利用 AUV调查有机质颗粒在生物之间的转化过程;第二个由南安普敦大学主导,将基于海洋微小生物观测来量化生物多样性对海洋吸碳能力的影响;第三个由牛津大学主导,将结合调查船、AUV和卫星的观测数据,提高对浮游植物生产力的认识水平。3个项目将通过不同的角度和技术方法促进对海洋生物碳封存潜力的调查与评估,为“生物碳计划”下阶段的海洋建模提供数据支撑。
  (五)新西兰完成“西兰大陆”海底调查,为西南太平洋提供基础地质背景资料
  1995年,有科学家提出西南太平洋为一整片水下大陆,称之为“西兰大陆”(Zealandia)。“西兰大陆”面积约为澳大利亚大陆三分之二,有10亿年演化历史,于1.3亿年~8000万年间与南极大陆、澳大利亚大陆逐步分离,随后被海水淹没,仅新西兰、新喀里多尼亚等岛屿出露。近期,新西兰地质与核科学研究所(GNS)宣布,经过近8年调查,已完成面积近500万平方公里的“西兰大陆”全部海底调查工作。完整的地质图揭示了“西兰大陆”在分离过程中大陆地壳拉伸、扭曲和变薄的过程,确认了“西兰大陆”中部存在的长条状巨型火山区,表明了分离过程中发生了长时间、大规模的火山活动。这一工作为西南太平洋的资源环境评价、自然灾害预防提供了重要地质背景资料。
  (六)1997—2021年间,南极冰架质量减少约75万亿吨,冰下消融为主要因素
  冰架是冰盖延伸到海洋上漂浮的部分,南极冰架对控制南极冰盖的流动和稳定起着重要作用。然而随着全球气候变暖,冰架的稳定受到威胁。英国利兹大学的学者基于实地和卫星观测数据,计算了1997—2021年间南极所有冰架的崩解和融化情况,发现冰架质量总体减少75±15万亿吨。具体而言,南极162个冰架中,71个冰架的质量有所减少,62个冰架的质量变化不大,29个冰架的质量有所增加,其中48个冰架的质量损失超过其初始质量的30%。学者分析认为,地壳向冰川底部传输热量,及冰川底部与冰床摩擦等因素所导致的冰下消融是多数冰架质量下降的主要原因。该研究详细分析了南极冰架的状况和质量变化的驱动因素,相关成果发表于《科学·进展》(Science Advance)。
  文献来源:Benjamin J. Davison et al. ,Annual mass budget of Antarctic ice shelves from 1997 to 2021.Sci. Adv.9,eadi0186(2023).
  (七)未来太平洋热带海域气候变率或将升高,导致赤道海域上升流减缓和初级生产力下降
  大气系统和天气模式在长时间尺度(通常为数十年或更长)发生变化称为气候变化,而在短时间尺度内(几天或几周)发生波动的频率称为气候变率(ASV)。ASV的变化对未来海洋的长期影响目前仍不清楚。德国亥姆霍兹海洋研究中心的学者建立大气-海洋模型,模拟未来ASV变化对太平洋气候的长期影响。模型结果显示,未来太平洋亚热带海域的年平均ASV将下降,导致海洋混合层变深,而热带海域的年平均ASV将升高,导致混合层变浅。ASV的变化还将影响大尺度海洋环流以及热带和亚热带海域浮游植物细胞的活力,从而导致赤道海域上升流减缓和海洋净初级生产力下降。该研究首次强调了ASV在研究气候变化对海洋动力学和生物地球化学过程影响中的重要意义,相关成果发表于《环境和大气科学》(Climate and Atmospheric Science)。
  海洋混合层:海-气相互作用和风浪搅拌作用使海洋近表层产生厚度一定、水温均一的水层,被称为海洋混合层。
  文献来源:Duteil, O., Park, W. Future changes in atmospheric synoptic variability slow down ocean circulation and decrease primary productivity in the tropical Pacific Ocean. npj Clim Atmos Sci 6, 136 (2023).
  (八)古老钻石揭示冈瓦纳古陆构造演化模式,年轻地壳物质通过俯冲作用促进大陆岩石圈增生
  冈瓦纳古陆是地史上存在于南半球的超大陆,由现今南美大陆、非洲大陆、南极大陆、澳大利亚大陆、印度次大陆、西兰大陆等区域组成,其形成和分裂过程对于对研究地球演化具有重要意义。但由于岩石样品较少,相关的研究尚不充分。瑞士伯尔尼大学的学者对从巴西和西非矿山掘出的钻石进行同位素和包裹体微量元素分析,发现这些钻石于6.5亿至4.5亿年前在近冈瓦纳古陆底部的俯冲系统中形成,并一直附着在冈瓦纳古陆岩石圈底部。直到大约1.2亿年前冈瓦纳古陆分裂,这些钻石随着岩石在火山喷发中被带到地球表面。该研究认为,形成钻石的碳元素可能来自浅层地壳物质,通过俯冲作用在大陆岩石圈底部聚集形成钻石并与古老陆壳结合,增强了超大陆的稳定性。该过程代表了一种新的岩石圈增生模式。相关成果发表于《自然》(Nature)。
  文献来源:Timmerman, S., Stachel, T., Koornneef, J.M. et al. Sublithospheric diamond ages and the supercontinent cycle. Nature (2023).
  (九)陆架浅海区含氧条件发展,可能驱动了奥陶纪生物多样性爆发
  奥陶纪(距今约4.87–4.43亿年)期间,全球海洋生物多样性显著增加,是继寒武纪生命大爆发以来又一次大范围生物大发展,被称为奥陶纪生物大辐射事件。然而,奥陶纪的某些阶段,海洋生物丰度增加速度尤为异常,其触发机制仍然尚不清晰。瑞典隆德大学的学者基于古波罗的海早-中奥陶世陆架海相碳酸盐岩记录,通过分析氧化还原敏感指标碘/钙比值(I/Ca),探讨了海水含氧条件与生物多样性间的联系。研究表明,I/Ca比值记录了来自古大西洋富氧来水进入研究区,从而导致区域海底环境逐渐富氧的过程。这一趋势与此时期最显著的生物多样性增加相吻合,表明奥陶纪陆架区域的含氧条件的发展可能在促进早古生代海洋生物多样性方面发挥了关键性作用。相关研究近期发表于《自然·地球科学》(Nature Geosciences)。
  文献来源:Lindskog, A., Young, S.A., Bowman, C.N. et al. Oxygenation of the Baltoscandian shelf linked to Ordovician biodiversification. Nat. Geosci. (2023).
  (十)海水的氮磷比受多种因素影响,与海洋浮游植物的氮磷比没有必然的因果关系
  海洋浮游植物是海洋食物链的基础,主要通过光合作用进行生长繁殖,其体内氮磷比大约为16:1,与海水的氮磷比非常相似,但两者之间是否存在因果关系目前还不清楚。德国亥姆霍兹海洋研究中心的学者使用与地球系统模型耦合的藻类生理学计算模型,通过调整浮游植物的特征,来观察海水中氮磷比例的变化。模拟结果显示,海水中的氮磷比受到浮游植物氮磷比、海水氧含量、浮游植物的固氮作用和脱氮作用多种因素的影响。浮游植物的氮磷比与海水中氮磷比相似只是一种特殊的情况,并没有必然的因果关系,而且在未来可能会发生变化。相关成果发表于《科学·进展》(Science Advance)。
  文献来源:Chiate Chien et al. ,Effects of phytoplankton physiology on global ocean biogeochemistry and climate.Sci. Adv.9,eadg1725(2023).

 

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