【信息】海洋科技动态

　　(一)“乔迪斯·决心号”执行IODP 391航次，将揭示大西洋沃尔维斯海脊热点的形成机制

　　12月5日，美国大洋钻探船“乔迪斯·决心号”从南非开普敦启航，执行IODP 391航次。本航次命名为沃尔维斯海脊热点（Walvis Ridge Hotspot），将在南大西洋沃尔维斯海脊6处钻探海底火山岩，探索海脊热点的形成机制，以加深了解罕见的带状热点成因、热点同大西洋中央海岭及微板块三者之间相互作用关系等科学问题。本航次中，来自意大利、印度等12个国家的26名科学家登船作业或参加陆上测试，联合首席科学家来自美国休斯敦大学和德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心。航次计划于2022年2月5日结束。

　　沃尔维斯海脊是约1.32亿年前冈瓦纳大陆破裂、大西洋诞生过程中形成的带状热点海脊，火山活动一直持续至今。此海脊具有四个特征：1.海脊宽度达400公里，远宽于其他典型热点海脊；2.长期深部活动形成了带状地球化学结构；3.海脊包含3列大致平行的小型海脊；4.海脊与微板块间有相互作用过程。此航次将钻采1.04亿年到5900万年前形成的玄武岩岩心，通过地球化学、年代学和古地磁测定来解析沃尔维斯海脊热点的形成过程。

　　（二）美国国家科学院发布《海洋二氧化碳去除和封存研究策略》，提出1.25亿美元研究计划建议

　　美国国家科学院于12月8日发布《海洋二氧化碳去除和封存研究策略》报告，并同步举行网络研讨会。报告表示，目前的二氧化碳排放水平已大大超过了自然将其从环境中去除的能力，仅靠减少碳排放不足以稳定气候。虽然目前基于陆地的除碳部署安排有一定进展，但基于海洋的除碳策略仍处在早期阶段，对风险和收益的权衡研究仍然不足。报告提出一项为期十年、预计耗资1.25亿美元的研究计划，评估六项主要除碳方法的有效性、长效性、拓展性、潜在环境风险及社会影响等，其内容包括海洋肥沃化、人工升降流、海藻养殖、生态系统修复、海洋碱化（施放碱化剂）和电化学固碳。报告还指出，制定研究计划需要保证透明度和公众参与度，提高社会影响力，从而为研究奠定良好的基础，要加强与社会团体等合作，促进研究与治理的国际合作。该报告旨在为公众、利益相关者和政策制定者提供基于海洋除碳的知识基础和建议方案。

　　（三）美国国家海洋和大气管理局（NOAA）报告显示，美国海洋企业数量自2015年以来增长了60%

　　12月7日，NOAA发布美国海洋企业报告，显示2015—2020年期间，美国海洋企业数量（主要指提供海洋动态观测设备和技术的企业）显著增长，从500家增加到800家，增长了60%。报告指出，随着市场发生变化，海洋企业的产品和服务转向快速发展领域，如海上可再生能源等。过去几年，随着蓝色经济市场不断扩大，提供自主水面和水下航行器的企业表现亮眼，数量翻了一番，且该趋势还将延续。目前海洋企业发展机遇与挑战并存，需要在蓝色经济中适应不断变化的市场，提供最新的技术与服务。NOAA肯定了企业在支持海洋资源可持续利用、了解地球气候和保护海洋健康等方面提供的信息服务，表示将继续加强与企业的合作，推进海洋产业创新。

　　（四）德国启动第二阶段海洋区域调查，为海洋保护和可持续利用制定科学方案

　　2020年3月，德国联邦教育和研究部投资2500万欧元启动了《海洋区域保护和可持续利用》研究项目，由德国海洋科学研究联盟（DAM）承担。该项目第一阶段于2020年3月开始实施，在大西洋北海和波罗的海的海洋保护区进行了两次试点研究，目标是调查和评估在禁止底拖网捕捞后海洋保护区的环境变化。今年12月初，该项目第二阶段开始实施，目标是调查德国各海洋区域的利用方式、海洋区域污染程度对生态、经济和社会的影响，项目将侧重三个主题领域：一是减小人类利用和人为压力对海洋生态系统和生物多样性的影响；二是缓解海洋污染；三是基于模型对未来海洋使用场景和可能的管理选项进行分析。这将为该海域海洋资源的可持续利用和制定生态保护、修复科学方案提供依据。

　　（五）英国国家海洋中心（NOC）将使用自主水下机器人调查南极冰川，探索冰川关键问题

　　“Boaty McBoatfac号”是NOC著名的锂电池驱动自主水下机器人（AUV），被列为英国南极探索计划重点设备。此AUV于2017年入列，先后在南极海域、大西洋北海、北冰洋等海域成功作业，曾得到美国伍兹霍尔海洋研究所和普林斯顿大学的特别支持，其下潜深度、续航能力、极端海域工作能力都是世界领先水平。今年11月，“Boaty McBoatfac号”在英国尼斯湖完成了新避障技术的测试，12月随Sir David Attenborough号极地科考船前往南极洲，将首次对南极思韦茨冰川下方未知区域进行调查。此次科考为期101天，将测量冰架下方海水的温度、盐度、流速、湍流度、浊度和溶解氧含量，并测绘从冰架边缘到接地线的几个横断面，以此获取冰架下方海水传输情况和热通量分布情况，为确定影响冰川的行为和失稳因素、揭示冰川因变暖而融化的严重程度等关键问题提供宝贵数据。

　　（六）美国科学家测试海岸地区测绘技术，采用组合装备优化沿海测量工作

　　近期，美国南佛罗里达州大学的科学家在墨西哥湾启动一项测试任务，对容易受到海平面变化和风暴事件影响的海岸地区进行测绘。测试人员使用了配备声学传感器的无人水面机器人（USV）、配备激光传感器的飞机以及卫星图像来综合绘制高分辨率沿海图像。USV由美国SeaTrac公司制造，通过编程设计任务后可在岸上远程控制、自动运行；调查飞机由美国Fugro公司制造，搭载轻型快速机载多波束测绘系统（RAMMS），可获取高效、高精度近岸测绘数据。测试人员表示，未来考虑将RAMMS系统安装到无人机、滑翔机或其他类型机器上，以实现在更多场景的应用。

　　（七）日本科学家证实俯冲带弧前地幔是碳储库，可储存碳数万年以上

　　俯冲带在全球碳循环中发挥着重要作用，俯冲将碳带到地球深部，然后循环返回地球表面，但科学家对于循环的时间尺度仍然缺乏足够的认识。2017年，日本科学家在调查伊豆-小笠原海沟（水深6400米）陆侧斜坡的海山时，使用“深海6500”号深潜器获得了海山出露的蛇纹石化橄榄岩（形成于弧前地幔背景），发现橄榄岩中含有碳酸盐岩脉，而同区域获取的玄武岩和辉长岩中并未观察到岩脉。科学家对碳酸盐岩脉的矿物、地球化学和同位素组成进行了详细分析以追溯来源，X射线和CT扫描显示岩石碎片漂浮于碳酸盐基质中，表明碳酸盐沉淀于高速水流环境；地球化学和同位素测量结果表明碳酸盐来源于溶解在海水中的碳；碳酸盐岩脉中的放射性碳浓度远低于超深海水，可能因其已在弧前地幔中循环了数万年。最后，科学家通过数值模拟估算出被俯冲带带到深部的海水以每秒0.01~0.1米的速度从地幔岩石中析出，最终回到海底表面。该研究近期发表于《自然·通讯：地球与环境》，研究提出含碳海水在俯冲带弧前地幔中循环了数万年，海水缓慢析出可能是俯冲带碳返回地表的重要方式。

　　（八）伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）科学家测试生物基塑料在海水中的降解速度，仅为几个月，远快于媒体宣传

　　塑料在海洋环境中的存留时间是评估海洋塑料污染程度的重要指标。二醋酸纤维素（CDA）是一种广泛用于消费品的生物基塑料，主流媒体普遍报道CDA材料可以在海洋中存留长达数十年之久。为了检验该宣传，美国WHOI的科学家在定制的海水环境中培养了350个CDA材料和对照样本，利用实验室系统引流真实海水，使之流过样品，期间，通过各项技术来监测样品随时间推移的降解情况。结果表明，CDA材料在海洋中的分解和生物降解速度（数月）比媒体宣传的速度（数十年）快了几个数量级，这也符合之前证实CDA材料在陆上土壤和废水中能被快速分解的特性。科学家认为，有必要通过测试不同类型的材料来寻找对环境友好的塑料，同时应当基于科学数据而不是媒体宣传来讨论塑料的降解。该研究近期发表于《环境科学与技术快报》。

　　（九）英国科学家发现火山喷发产生的磷造成海洋富营养化，导致全球变冷和生物大灭绝

　　4.5亿年前的晚奥陶世，北美与华南两片大陆分别发生了剧烈的火山活动，其后伴随着全球变冷和生物大灭绝事件。然而，一般的认识是火山喷发会释放大量二氧化碳，进而推动全球变暖，这与晚奥陶世的情况不符。膨润土（bentonites）是火山灰分解后形成的一种黏土，记录了火山活动与当时气候之间的关系。英国科学家从北美和华南采集了数十个奥陶纪膨润土样品，通过测年证实两地的火山活动时间基本一致，峰值年龄分别为453.5Ma和444Ma。科学家通过建立生物地球化学模型，估算了两地火山活动的产物与海水相互作用后所释放的磷量后提出假说：火山活动向海洋中输送了大量磷，进而可能促进了海洋富营养化，加快藻类等微小水生生物吸收二氧化碳的速度，最终可能抵消火山喷发所产生的温室气体，引起全球变冷。科学家认为，现今的人为海洋富营养化（如向海洋添加磷）或许可以缓解气候变暖，但也可能产生破坏性后果。该研究近期发表于《自然·地球科学》。

　　（十）科学家分析冰岛深钻岩心，推测潜在地热发电深度

　　冰岛深钻计划（IDDP，Iceland Deep Drilling Project）于2000年由冰岛发起并领导实施，目标是研究利用超临界地热流体发电的可行性，该计划2014年完成第一口井，但并未成功发电，2017年完成第二口井（IDDP-2），钻深4659米，成功钻达超临界地热流体，目前正准备进行流体流量测试。由于IDDP-2井在地质上为中大西洋海岭的陆地延伸部分，故能代表大洋中脊海底地层的序列及热流状况。近期，美国和冰岛科学家在《地球化学，地球物理学，地球动力学》上发表文章，详细介绍了IDDP-2井3648~4659米岩心中观察到的热液蚀变现象。观察发现，岩心中的火成岩普遍发生蚀变形成新矿物，但原始岩石结构仍保存完好，最深部岩石中的化学流体交换发生在约800℃的环境下，远高于岩石中形成裂缝并允许流体循环的预期温度，不适合地热发电；而4.5公里深处的原位温度约为550℃~600℃，从该深度产生的流体可能成为潜在地热源。IDDP-2井的钻探和地球物理研究为理解大洋中脊流体-岩石相互作用提供了重要参考，后期研究仍在继续。

（广州海洋局海洋战略研究所）