【信息】海洋科技动态

　　（一）俄罗斯为北极天然气项目建造新型勘探和运输船，计划2023年投入使用

　　俄罗斯于2019年启动北极液化天然气二期项目（Arctic LNG 2），将在北极地区建造三条液化天然气生产线，目标年产能1980万吨，总投资约213亿美元，投资方包括俄罗斯、中国和日本的企业。截至2021年第三季度末，该项目的首条生产线已完成69%，项目整体完成52%。位于俄罗斯摩尔曼斯克港附近的天然气中心和码头正在加紧建造，未来将成为俄罗斯液化天然气技术中心。近期，俄罗斯宣布已拨款8.9亿卢布建造一艘液化天然气运输船，并承诺支持以优惠价格租赁民用船舶为该项目服务。新船可全年在冰区航行，将用于大陆架海底油气勘探、沿北极航线运输天然气等任务，计划于2023年投入使用。

　　（二）俄罗斯科考船启航，评估南大洋对世界气候和生物的影响

　　12月7日，俄罗斯Akademik Mstislav Keldysh号科考船从加里宁格勒港启航，执行其第87次科考任务。科考船将途经大西洋驶向南极威德尔海，从海洋生态系统、海洋初级生产力、水体物理学及水体地球化学等几个方面综合评估南大西洋和南大洋的海洋现状及长期变化机制，重点对南大洋的洋流、锋面、涡流、温盐特征和水团结构进行调查，以解明南极绕极流的作用、南大洋与大西洋及太平洋之间上层和深层海水的交换过程，最终评估南大洋对世界气候和生物的影响。此次科考包含来自十个组织的53名科学家，计划航行120天。AkademikMstislav Keldysh号科考船于1981年入役，1987年改装，船长122.2米，排水量6240吨，是俄罗斯著名载人深潜器“和平号”的母船，曾执行对泰坦尼克号（英）和俾斯麦号（德）沉船海底残骸的考察任务。

　　（三）德国“太阳号”科考船横穿大西洋中部，执行多学科调查航次

　　12月11日，德国SONNE号（太阳号）科考船从东大西洋加那利群岛启航，将在未来四周内横穿大西洋中部执行多学科调查航次。此次科考由德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心领导，12国科学家参与，首要任务为研究北赤道洋流对中大西洋生物地球化学过程及海洋-大气物质交换过程的影响。为此，SONNE号科考船将追踪北赤道洋流，先北上马尾藻海，再南下驶向中美洲巴拿马，沿途收集水样和大气中的痕量物质，并在船上完成部分测试分析。此外，该航次还将研究繁忙的航运交通对大西洋物质循环的影响、中大西洋塑料污染等问题。科考船预计2022年1月抵达目的地厄瓜多尔港。SONNE号科考船是德国新型深海科考船，2014年入役，取代原有老旧的同名科考船。船长118.42米，总吨位8554，可搭乘75人（包含40名科学家），船尾的A型架起重能力达30吨，绞盘可将设备部署到12000米水深的海底，是德国深海探测能力最强的科考船。

　　（四）英国南极调查局与剑桥大学联合举办有奖方案设计，寻求南极科考站脱碳解决方案

　　罗瑟拉科考站是英国在南极的最大科考设施，位于南极半岛西部的阿德莱德岛，夏季高峰时期入驻人数超过100人，冬季则由一支22人团队留守，继续科学工作并维护基础设施。今年，英国南极调查局提出到2040年实现所有南极设施净零碳排放的目标，并联合剑桥大学举办黑客松（Hackathon，一种在几天到一周不等的时间内进行最佳方案设计的比赛，多以编程为主），以寻求适用于罗瑟拉科考站的脱碳解决方案。该比赛面向全球创新者团队，近期评选出三项获奖方案：英国Greenpixie公司提出一系列数字解决方案来提高科考站运营效率，包括优化数字设备，建立智能电网，改变日常能源管理方式等；Cambridge Design Partnership公司提出储能解决方案，设计出通过在建筑围护结构中使用分布式相变材料来实现高效储热；土耳其ODTU Teknokent团队提出可再生能源解决方案，设计在电解槽中加入风力涡轮机来抵抗南极极端天气并发挥风能潜力。英国南极调查局将在后续工作中发展并改进这些解决方案，以罗瑟拉科考站为试点，逐步实现全部南极设施净零碳排放。

　　（五）美国伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）参与Argo浮标更新布施，采用帆船作业以降低成本

　　国际Argo计划在全球海域维持着约3800台浮标组成的阵列，用于测量海洋上部2000米的压力、温度和盐度，浮标每十天报告一次上层海面的数据剖面图，并通过卫星将数据传输到岸上接收站。每台浮标的工作寿命约为5年，每年都需要维护和更新部分设备。但受新冠病毒大流行的影响，Argo浮标的更新布施计划有所延误，难以维持好这个全球海洋观测系统。为此，WHOI联合美国国家海洋和大气管理局（NOAA）、加拿大渔业和海洋局、欧洲国际Argo计划等合作伙伴，使用法国私营海洋公司Blue Observer的低碳帆船Iris号来加快Argo浮标布施。近期，首批17台浮标已在法国至美国的中大西洋海域布施完毕，计划内的剩余83台将在未来两个多月施放到美国和纳米比亚之间的大西洋特定海域。Iris号是一艘长25米的帆船，相比于一般研究船，其航行成本低且环境影响小，能够便捷地到达偏远海域，是目前低成本满足国际Argo计划的最佳选择。

　　（六）帆船竞赛兼顾科学考察，发现海洋塑料在欧洲海域盛行，波罗的海为重灾区

　　海洋竞赛（The Ocean Race）是自1973年开始，每隔三至四年举办的全球航行海洋帆船竞赛，一个赛程耗时可达9个月以上。从2017-2018赛季开始，竞赛组委会与德国亥姆霍兹基尔海洋研究中心、荷兰乌特勒支大学等研究机构合作，通过比赛帆船捕获水样分析海洋塑料污染情况，以发挥体育竞赛的科学价值。2021年5月，海洋竞赛欧洲赛段开赛，帆船在波罗的海、英吉利海峡、大西洋沿岸和地中海等欧洲海域获取了36个水样，并交由科学家分析。近期发表的分析报告显示，欧洲海域每立方米海水中平均含有139个微塑料颗粒，传统上认为是污染重灾区的地中海却低于平均值（平均112个），而波罗的海的平均值最高（平均230个），是地中海的两倍。这些微塑料颗粒中83%为微塑料纤维，来源于合成衣物和轮胎等，其他为较大塑料物体降解后的碎片，来源于塑料瓶、包装和化妆品等。科学家指出，微塑料纤维是海洋生物最常食用的塑料类型，过度污染将破坏整个海洋生态系统。该竞赛将继续收集海洋水样，协助科学家绘制全球海洋塑料地图，了解塑料来源与最终去向。

　　（七）科学家揭示南极西部冰盖的中新世历史，发现西部冰盖更容易受到大气-海洋变暖影响而融化

　　南极冰盖记录了过去的气候波动信息，这是预测未来气候变化影响的重要参考因素。在1800—1600万年前的中新世，南极冰盖经历了温暖期和寒冷期。在温暖期，全球海平面上升达60米之多，几乎所有南极冰盖都融化了，但南极冰盖对海平面上升的具体贡献尚不明确。2018年，IODP 374航次在U1521站位获取了南极罗斯海外大陆架长650.1米岩心柱，这是评价南极西部冰盖历史的宝贵样品。由伦敦帝国理工学院科学家领导的国际研究团队通过铷锶同位素分析、碎屑锆石U-Pb测年、碎屑岩相学分析、孢粉学分析等方法，对此岩心进行了全面解析。结果表明，尽管如今南极西部冰盖规模小于东部冰盖，但在中新世早期西部冰盖范围比预想中更大，其融化对全球海平面上升影响大于东部冰盖。即使在最温暖的中新世中期，东部冰盖的大部分陆地冰也并未完全融化，而西部冰盖则完全融化。科学家指出，该研究结论与现今西部冰盖更容易受到大气-海洋变暖影响的认识一致，未来更需要关注西部冰盖整体及东部冰盖低洼脆弱部分的变化状态。该研究近期发表于《自然》。

　　（八）瑞士和美国科学家建立板块俯冲模型，可解释俯冲板块的最终去向和状态

　　板块构造理论中，板块俯冲下沉是整套系统的主要驱动力，传统的观点认为俯冲下沉的板块必须保持完整才能拉动后面的部分，但这也与许多地球物理证据不符。为了解释这一问题并探究俯冲板块的最终去向和状态，瑞士和美国的科学家合作建立了数值模拟俯冲模型。该模型充分考虑了岩石密度、粘塑性流变等诸多因素，基于地质学、岩体力学和地震层析成像设计，将模拟结果与日本海沟俯冲带进行对照。模型显示，当板块进入地幔时，它突然向下弯曲，使冰冷而脆弱的背部裂开。与此同时，弯曲改变了岩石下腹部的细粒结构，使其减弱。背腹两侧的变化作用相结合，应力沿薄弱点挤压但不断裂，使板块基本完好无损，仍会继续被拉下，形状类似于构造地质中的“布丁构造”。虽然目前仍然缺乏对俯冲板块弯曲却不断裂现象的全面解释，但该模型能模拟包括日本海沟俯冲带在内的一些重要地质现象。科学家计划使用3D模型进一步研究这个现象，未来或许能够通过模拟俯冲带获取地震将要发生的信息，有助于地震预测。该研究近期发表于《自然》。

　　（九）法国科学家发现古洋陆转换带下的莫霍面碳化环境条件，可能也适用于现今莫霍面

　　许多研究都已经发现，无论是在洋中脊还是洋陆转换带，地幔岩石在地幔出露过程中都会发生碳化作用，但碳化作用发生的水热环境（流体源、热背景）并未得到很好的约束。位于瑞士Scuol地区阿尔卑斯山推覆体中一段构造窗代表了古阿尔卑斯特提斯域的大陆边缘，出露的大陆地幔倾覆于中-下地壳，是一段保存完好的古洋陆转换带，其中地幔岩沿着滑脱面（从莫霍面延伸到海底的构造面）出露并发生碳化。法国科学家在此构造窗采集了方解石样品，进行了氧、碳稳定同位素及锶同位素分析，结果表明，碳化作用是在温度约为175℃、由蛇纹石化释放的流体与海水混合条件下发生的，而且碳化作用发生之前，海水和大陆地壳之间已存在相互作用。该研究表明，在地幔出露之前的大陆破裂期间，沿莫霍面已经开始发生碳化作用，其发生的环境条件可能也适用于现今莫霍面研究。该研究近期发表于《地质》。

　　（十）法国科学家对沉积岩心进行高分辨率分析，验证大洋钻探前提出的沉积模式

　　地震/海啸与海底沉积事件之间的联系是海底古地震学的重要研究方向。2017年执行的IODP 381航次的科学目标是了解地中海科林斯海盆活动裂谷的发展过程，所获得的岩心提供了该海盆在从开放海洋到孤立裂谷的演化过程中沉积机制变化过程的信息。法国科学家对该航次M0078B和M0079A站位岩心进行了详细研究，使用高分辨率X光显微层析技术对沉积物进行粒径、磁性和荧光测量，获得了分辨率为10微米级的晶粒结构，识别了“浊积岩+均质岩”沉积事件的基底界面，以及内部向上演化的高分辨率序列。分析结果表明，实际的沉积类型比钻前预想的更为复杂，尤其是在浊积岩下部、均质岩顶部以及均质岩内部，但仍然与钻前提出的科林斯裂谷“浊积岩+均质岩”沉积模式一致，即沉积物主要形成于地震或非地震斜坡崩塌，以及在其后发生了海啸或海面波动效应。该研究近期发表于《沉积学》。

（广州海洋局海洋战略研究所）