【信息】海洋科技动态

　　（一）《自然》问卷调查：部分气候学家对控制碳排放、减缓全球变暖持怀疑态度，认为《巴黎协定》目标难以实现 

　　联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）于今年8月发布了第六次气候评估报告，明确人类活动加速了全球气候变暖过程。该报告由全球234位顶级气候科学家共同撰写，反映了科学界对气候变化的最前沿解读。近期，国际顶级科学期刊《自然》面向这些科学家进行了匿名调查，共收到92份回复，占调查人数的40%。调查结果表明，尽管多国领导人在2015年的《巴黎协定》中做出了政治承诺，但科学家仍对全球变暖步伐能否放缓持强烈的怀疑态度。60%的受访者表示， 预计到本世纪末与工业革命前相比全球至少升温3℃，20%受访者认为会限制在2℃以内，只有4%的受访者认为可实现控温1.5℃的目标。大多数受访者认为全球变暖已构成一场“全球危机”，气候变化将在他们有生之年给人类带来灾难性的影响。《自然》将这一调查结果发布后，另一些科学家指出该调查具有局限性，仅回收了40%的回复不足以代表主流观点，且问卷形式侧重于个人认知而非科学的观点。 

　　（二）国际海底管理局（ISA）和英国海洋中心（NOC）组织会议，推进深海固体矿产资源可持续开发 

　　近期，ISA与NOC合作，组织召开“推进技术和创新以支持区域矿产资源可持续开采”的专家级会议。会议由来自41个国家共120位技术专家参与，评估当前和今后深海海底矿产资源勘探和开发、潜在环境影响监测等方面的技术发展水平。会议重点讨论未来深海采矿价值链中新兴智能技术（自动化、人工智能等）和净零碳排放技术的发展和应用，探讨了技术发展和创新方向，商议向发展中国家转让技术的实施方向，为未来ISA制定相关政策提供支撑。为确保“ISA战略计划”、“ISA 2019—2023高级别行动计划”和“ISA支持联合国十年行动计划”的顺利实施，实现未来开发活动的环境可持续性，ISA表示将组织更多同类会议，促进不同利益相关者和专家群体之间进行对话与沟通，探讨技术进步的必要性。 

　　（三）“全球碳”项目估计，2020年全球碳排放量大幅下降，但2021年快速回升，将恢复到2019年水平 

　　“全球碳”项目是国际科研项目“未来地球”的子项目之一，由来自世界各地的气候研究人员共同开展，项目组每年发布报告评估全球碳循环情况及其对世界可持续发展的影响。2020年度报告指出，当年全球新冠疫情蔓延，经济活动减少，碳排放量大幅下降，较2019年下降了5.4%。近期，项目组在《地球系统科学数据》期刊上发表“2021年全球碳排放初步报告”，估计2021年碳总排放量约364亿吨，比2020年上升4.9%，已回升到接近2019年的水平。今年主要经济体的排放数据为：欧盟27国28亿吨，占全球总排放量的7%，比2020年增加7.6%，比2019年减少4.2%；美国51亿吨，占全球总排放量的14%，比2020年增加7.6%，比2019年减少3.7%；印度27亿吨，占全球总排放量的7%，比2020年增加12.6%，比2019年减少4.4%。报告认为，全球经济复苏、煤炭和天然气消费增加是碳排放上升的主要原因。按照2021年的碳排放水平，全球升温1.5℃、1.7℃和2℃，大致需要11年、20年和32年。项目组认为，新冠疫情对全球碳循环的影响是暂时的，多数主要经济体并未实行实质有效的长期减排方案，升温控制未如人意。毕竟，在现有基础上全球每年碳排放总量需要减少14亿吨，才有可能在2050年实现碳中和。 

　　（四）美国海军“阿尔文号”载人深潜器完成改造，获6500米下潜认证 

　　著名的载人深潜器“阿尔文号”为美国海军所有，由伍兹霍尔海洋研究所运营，自1964年交付以来完成了多次大修，2013年又耗资5000万美元进行了全面升级改造，获得4500米深潜能力认证。去年以来，美国国家科学基金资助 800万美元再次对“阿尔文号”升级，包括新钛金属载人舱、可变压载系统、液压发电机和浮式装置等与深潜能力相关的改造，以及推进系统、数字成像系统和电子信息系统的整体升级。近期，美国海军宣布“阿尔文号”下潜工作能力完成从4500米提高到6500米的认证。今年7月，“阿尔文号”的母船“亚特兰蒂斯号”科考船也完成大修，包括了“阿尔文号”的储存库和下放/回收系统的改进。今年“阿尔文号”还需进行数次简短的测试潜水，其后才能随母船执行常规科考任务。 

　　（五）德国科考船启航赴东大西洋，调查亚热带海域富营养上升流对气候的影响 

　　非洲西北部岬角Cap Blanc附近海域，因为东大西洋亚热带上升流作用，是全世界生物生产力最高的地区之一，对全球碳循环乃至气候变化有着重要影响。11月18日，德国Maria S.Merian号科考船启航赴该地区进行调查，参与方包括德国不来梅大学、奥尔登堡大学、阿尔弗莱德·魏格纳极地和海洋中心和荷兰皇家海洋研究所，主要任务是采集不同深度海水样，分析沉积颗粒在上层海水中产生、通过海水柱下沉传输、在海底储存和分解的全过程，同时记录海水温、盐、浊度和叶绿素-a含量以进行海洋物理和环境研究。Maria S. Merian号科考船于2006年开始服役，长94.8米，总吨5573，最大乘员40人（包括22名科学家），主要在北极冰盖边缘、北大西洋和地中海进行调查，为德国在役第四大科考船。 

　　（六）日本“白濑号”破冰科考船启航南极，将航行141天 

　　2021年11月10日，载有69名科考队员的“白濑号”破冰船从日本横须贺港出发，执行日本第63次南极科考任务。往年，日本南极科考队会飞往澳大利亚登船，今年由于预防新冠病毒的要求，科考队员在本土隔离两周后直接登船。此次科考除了常规海洋观测任务，还将深入南极内陆，为日本明年启动南极冰盖100万年冰心钻探计划选定合适的地点。此次任务中“白濑号”破冰船将航行141天，规模与时长均与往年持平，预计于2022年3月底回到日本。“白濑号”破冰船（一代）已于2008年退役，现“白濑号”破冰船（二代）于2009年开始服役，长138米，标准排水量12650吨，满载排水量22000吨，最大乘员175人（包括80名科学家），是目前日本最先进的极地科考船。 

　　（七）新西兰和美国启动南极西部钻芯取样项目，揭示过去气候变暖1.5~2℃对南极冰盖的影响 

　　“南极科学平台”计划由新西兰政府主导，研究南极变化对该国及地球系统的影响。今年初，“南极科学平台”提出SWAIS 2C（West Antarctic Ice Sheet to globalwarming of 2℃，南极西部冰架对全球变暖 2℃的响应）项目，计划在南极西部罗斯冰架钻芯取样，以揭示罗斯冰架和南极西部冰盖对过去气候变暖1.5~2℃的敏感程度及响应。近期，此项目以国际合作方式立项，由新西兰和美国科学家领导，德国、澳大利亚、英国、韩国科学家参与。项目得到了国际大陆科学钻探计划（ICDP）120万美元资助及参与国共460万美元出资。11月，项目筹备团队从新西兰南极斯科特科考站出发前往罗斯冰架的西普尔海岸，将在2021—2022年南极夏季推进钻井营地建设，未来三年内完成现场钻探工作。此外，新西兰针对南极环境开发了先进的取芯技术，可钻穿800米厚冰盖，取得冰盖下200米深度的海底沉积物样品，这项技术将在项目实施过程中发挥重要作用。 

　　（八）美国研究人员开发自主漫游深潜器，实现长期深海观测，已运行10年 

　　常规深潜器仅可连续工作数天，无法长期观测海底变化过程。美国蒙特利湾水族馆研究所（MBARI）开发了一台自主漫游深潜器Benthic Rover II（BR II），长2.6米，宽1.7米，高1.5米，在海水中重68千克。该深潜器结构框架由耐腐蚀钛和塑料构成，行走系统由两个46厘米宽的履带组成，可通过浮力控制系统调节深潜器对海底表面的压力，从而实现在6000米深海底自由行走。MBARI在东北太平洋4000米水深的深海平原中建立一个观测站作为深潜器基地，过去 10年来，BR II长期部署在此。此外，MBARI的自主水面机器人Wave Glider号每季度通过无线通信检查BR II号的运行状态，Western Flyer号科考船每年一次回收BR II号，进行维护、更换电池、拷贝数据，之后重新下放部署。BR II号的主要任务是拍摄海底影像，测量水温、氧含量、水流速度以及沉积物耗氧量等。长期以来，BR II号记录了海底周期性变化和偶发性重要事件，为评估深海碳循环提供了宝贵的数据。MBARI的科学家对BR II号研发过程、长期运行和性能评估进行了详细叙述，近期发表于《科学·机器人》。 

　　（九）全球气候重建模型表明，近150年来升温加速，目前气温是24,000年以来最高 

　　末次冰期以来（24,000年）的气候变化情况为科学家研究地球系统对外部因素的反应提供了关键认识和理解。过去的气候重建基于“计算机模拟气候模型（Climate model simulations）”或“气候指示代理（Proxydata，利用海洋沉积物化学数据反推古温度信息）”，但这两个数学模型有时会得出截然不同的结论，令人困惑。由美国亚利桑那大学领导的一个研究项目利用古气候数据同化来综合上述两个模型的信息，以200年为分辨率间隔对末次冰期以来的气候变化进行再分析。分析重建结果表明，末次冰期以来气候变化的主要驱动因素是温室气体浓度上升和冰盖退缩，过去10,000年以来的气温呈普遍变暖趋势，尤其是过去150年以来的变暖幅度和速度远远超过 24,000年以来的平均值。此重建地球气候的研究突出了气候变化的主驱因素及人类活动对推动气候系统变化的影响程度，近期发表于《自然》。 

　　（十）挪威科学家发现，北冰洋底层海水变暖加剧，海底甲烷加快释放，可能引发冰盖崩塌 

　　北极气候—海洋系统的变化会迅速影响碳循环和冰冻圈。自上次冰消期（18000年前）以来，北极巴伦支海的广泛海底持续释放出甲烷，这与压力和底部水温的变化密切相关。挪威科学家在2018年利用Helmer Hanssen号科考船获取了巴伦支海甲烷泄漏区域的一段4.15米长沉积岩芯，分析其中底栖有孔虫的Mg/Ca比值，重建了过去18000年以来的冰川下底层水温的变化记录。记录显示，底层水温曾出现过至少三次极端升温，最高达到6℃（现代巴伦支海底层水温约2.5℃）。这与大西洋暖流的输入相关，底层水温波动破坏了天然气水合物的稳定性，加速了海底温室气体释放。此外，这些变暖事件引发了过去多次冰盖崩塌。科学家认为，未来大西洋海水变暖可能导致北极天然气水合物广泛释放甲烷和冰川持续融化。该研究近期发表于《自然·通讯：地球与环境》。 

　　（十一）Scripps科学家模拟气候变化对海洋生态环境的影响，可支持国际组织和政府制定温室气体减排政策 

　　人为因素造成气候变化对海洋生态系统的影响日益明显，气候变化将加剧海洋动物的反应，包括死亡率上升、海洋酸化导致贝类生物和珊瑚钙化、物种分布和种群丰度变化，以及改变生物群落之间的相互作用等。近期，一个由斯克里普斯海洋研究所领导的国际研究小组使用新一代气候模型来预测气候变化将如何影响未来的海洋生态系统，尤其是气候变化对海洋物理性质和浮游生物的影响。模拟结果显示，到2100年前，相比于其他生态系统，海洋生态系统的气候风险更高。新一代变化模型清晰地表明在温室气体强减排和高排放两种情景下，海洋生物量的变化有巨大差异。在高排放情景下，气候变暖加剧，海洋生物代谢成本加大，海洋物理分层增多，浮游动植物大幅减少。该研究近期发表于《自然·气候变化》，可降低人们对海洋生态系统应对气候变化认知的不确定性，支持国际组织和各国政府制定更有效的温室气体减排政策和实现路线图。 

　　（十二）德国科学家发现，大洋走滑断层是海底的流体通道，发育花状构造 

　　花状构造（Flower Structure）指构造剖面上一条走滑断层自下而上呈花瓣状散开，是走滑断层系中一种特征性构造。东北大西洋马蹄深海平原中发育了一条大型走滑断层，是亚欧板块和非洲板块边界的一部分，切割5km深的深海沉积物及其下老于140Ma的大洋岩石圈。2012年，德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心（GEOMAR）对该断层进行了详细研究，Meteor号科考船沿该走滑断层部署了10个重力钻孔和地热流测站。科学家发现，走滑断层中发育花状构造，在海底表面形成约100米高的海丘地貌，孔隙流体地球化学和地热流数据表明海丘中亏损镁元素，富集硅元素和甲烷。这与周边地区的泥火山特征相似，均为深部流体上涌和水平对流的表现，以及与碳酸盐岩发生反应的结果。科学家认为，花状构造是深部流体的上涌走廊，为岩石圈和大洋之间的物质交换提供了通道。该研究近期发表于《地质》（《Geology》）。 

　　（十三）日本科学家利用古地磁场长期变化检验深海沉积物沉积序列，发现浊积物和地震发生时间一致 

　　近年来对日本海沟沉积记录的研究表明，地震会诱发形成特征性沉积层。为了将沉积序列与历史地震联系起来，日本科学家利用古地磁场长期变化（PSV）来检验日本海沟附近获得的两段沉积岩芯。两段岩芯由“新青丸号”科考船通过重力活塞取样在水深7400米和 7600米处获得，长度均小于7米。尽管处于大水深环境，得益于高沉积速率，岩芯中仍保存了高质量古地磁信息。两段岩芯的测量结果均表明，从岩芯古地磁数据能够区分“陆源颗粒浊积物”和“半远洋沉积物”，PSV曲线可用来确定深海沉积物的年龄，且陆源颗粒浊积物层的形成与历史上地震发生时间一致。这项研究中科学家发现了PSV有助于精确建立高沉积速率下的深海沉积地层序列，相关成果近期发表于《海洋地质》（《Marine Geology》）。 

（广州海洋局海洋战略研究所）