【信息】海洋科技动态

　　(一）美国宇航局（NASA）将启动四项地球科学观测计划，与美国国家海洋和大气管理局（NOAA）合作测试新技术应对海洋溢油事故

　　近期，NASA宣布将于2022年启动四项地球科学计划，包括观测热带气旋（TROPICS）、跟踪矿物粉尘（EMIT）、观察极端风暴（JPSS）以及测量地表水和海洋（SWOT）。其中SWOT计划与法国、英国和加拿大宇航局合作，发射一颗装备有高精度水体测量仪的卫星，精确测量海洋、湖泊和河流的含水量及变化，帮助研究人员了解气候变化对淡水水体的影响，评估海洋吸收温室气体与热量的能力。这些计划的实施将为科学家提供更多关于地球基本气候系统和气候变化过程的信息。

　　此外，NASA与NOAA合作开发的海洋溢油厚度检测技术已进入测试阶段。该技术利用安装有合成孔径雷达的飞机进行测量，可分析海面油层厚度及分布。与传统的船舶实地检测相比，该技术将大大降低海洋溢油检测的时间和经济成本，提高溢油事故的灾后响应效率。

　　（二）美国国家海洋和大气管理局（NOAA）发布2021年北极报告，认为气候变化正在从根本上改变北极

　　12月14日，NOAA发布2021年北极报告。该报告由12个国家的111位科学家编写，分为七个主题，分别为表面空气温度、陆地积雪、格陵兰冰原、海冰、海面温度、北冰洋初级生产力、绿色苔原。该报告的部分新发现包括：2020年10—12月为有记录以来最暖北极秋季；2020年北极圈夏季为有记录以来最长；2020年8月格陵兰冰盖最高点附近首次出现降雨；2021年4月是北冰洋冬季海冰量有记录以来最低的月份；海冰减少导致人类在北极地区的航运更加频繁，造成北极垃圾、噪音等污染愈发严重；北冰洋诸多海域已成为全球海洋酸化速度最快海域。这份报告指出，气候变化正在不断改变北极，变暖、融冰趋势持续，北极未来的不确定性继续增加。

　　（三）德国开发新型燃料电池，提升水下移动设备续航能力

　　性能持续增强的海洋自主机器人为海洋观测提供了独特的数据源，但对电池续航能力要求也不断提高。德国联邦经济和技术部资助亥姆霍兹基尔海洋研究中心、德国太阳能和氢能研究中心分别开发用于深海可移动设备的新型燃料电池，以满足未来需求。近期，亥姆霍兹基尔海洋研究中心联合德国陆军技术部成功对新型燃料电池进行海试，新开发的电池容量约为120千瓦时，最大输出功率1千瓦，是传统电池工作效率的十倍。本次海试结束后，装备新型燃料电池的自主机器人将于2022年2月随Alkor号科考船赴远洋进行下一步试验，以测试其深海性能。

　　（四）比利时新型海洋调查船入列，服务于欧盟海洋科考

　　海洋研究船Belgica号于2018年在西班牙一家船厂开工，今年12月入列比利时海军。该船由比利时国防部、科学政策办公室、皇家自然科学研究所共同出资建造，由法国一家航运公司运营，将服务于比利时和欧盟的海洋调查。该船长71.4米，冰级1C，搭载42人（包含28名科学家），装备浅水和深水多波束回声测深仪（型号EM2040和EM304）、多普勒声学海流剖面仪、旁测声呐和鱼类声呐等科学设备，可搭载深潜器和无人机，最大工作深度5000米。Belgica号计划于2022年1月前往地中海首航，将来主要在东北大西洋、地中海和黑海活动，预计每年工作时间超过300天。这艘新船作为比利时的旗舰调查船，接替今年9月已出售给乌克兰的同名旧船。

　　（五）德国西门子能源公司支持美国国家海洋和大气管理局（NOAA）建造新船，提供动力系统和电池储存技术

　　2020年，NOAA与美国一家造船厂签订造船合同，建造两艘新船，分别命名为“海洋学家号（Oceanographer）”和“发现者号（Discoverer）”。两船均由NOAA设计，可搭乘48人（包含28名科学家），将用于全球海洋气候和生态系统研究、水文调查和数据收集，计划于2024年和2025年入列。近日，德国西门子能源公司宣布将为两艘新船提供动力推进和控制系统，以及电池储存技术。该公司的SiSHIP Blue Drive PlusC柴电推进技术和BlueVault电池储存技术均为业界领先的解决方案，可优化变速柴油发动机的负载，达到节能减排、减少发动机维护的目标，预计将为每船每年节省5.68万升化石燃料。

　　（六）国际大洋发现计划（IODP）375航次发布报告，认定岩心放射虫代表了太平洋南部中纬度生物地理带

　　“乔迪斯·决心号”于2018年执行IODP 375航次，在新西兰附近的U1520钻孔岩心中发现了火山碎屑岩和陆源混合岩，其中一段为富含有机物的黑色粉砂岩。船上科学家初步分析了这段岩心，认为其大致形成于早白垩世晚期—晚白垩世早期（约113—89.8Ma），可能记录了晚白垩纪早期著名的大洋缺氧事件OAE 2（约93.9Ma）。由于在该岩心段中发现放射虫，科学家认为可以建立放射虫生物地层序列，精确测定沉积物年龄，并确认放射虫与OAE 2是否相关。近期，IODP 375航次科学小组发布U1520站位岩心古生物学研究报告。科学家通过精细提取和分析放射虫，获得了七个富含多种放射虫的样本，其中一个样本的放射虫种属相对统一，可指示年龄为约97 Ma。研究报告表明，此岩心中的放射虫代表了晚白垩世早期一个独特的太平洋南部中纬度生物地理带，岩心样品可进一步用于同时期的沉积学研究。

　　（七）冰架之下并非生命禁区，德国科学家在南极冰架海域发现丰富多彩的新物种

　　冰架下方海域缺乏光照和食物来源，一直被认为物种数量较少。2018年，德国阿尔弗莱德魏格纳极地研究中心（AWI）在南极Neumayer III科考站附近进行钻探，钻穿了冰架，利用摄像机对冰架下海水进行长达数年的观测，发　现该区域的物种丰富程度远超想象，总共统计到49个属、77个物种。藻类为整个生态系统提供基础食物，其数量的年增长率与其他开放大陆架海域相当。此外，科学家在此发现一些动物遗骸碎片，其最早生存时间为5800年前，这表明该冰盖下的生命绿洲可能已存在近6000年。这项发现打破了传统认识，为冰区生态系统研究提供了新信息，近期发表于《当代生物》。

　　参考文献：Barnes, David KA, et al. "Richness, growth, and persistence of life under an Antarctic ice shelf." Current Biology 31.24 (2021): R1566-R1567.

　　（八）德国科学家发现，海草的二氧化碳释放量高于吸收量，建立海草生态可能并非固碳良策

　　应对气候危机的一个常用建议是通过恢复海岸带生态系统来增加天然二氧化碳储存量，包括大规模种植红树林和恢复海草床、盐沼地。然而，德国科学家近期在《科学进展》上发表一项研究，对海草生态系统的固碳效果提出了质疑。科学家通过测量海水-大气之间的直接二氧化碳交换量、观测沉积物与海水之间碳酸盐与其他化学物质的相互作用等，分析生态系统储存和释放二氧化碳的过程。研究结果发现，原本岩石风化进入海洋形成溶解碳酸盐会促进海水储碳（海水中的碳酸盐含量越高，吸收和储存有机碳的能力越强），但是海草植物在代谢过程中会导致海水中的碳酸盐转化为碳酸钙沉入海底，造成碳酸盐流失，最终结果就是海草通过自身掩埋等方式所储存的有机碳量，远不及其消耗海水碳酸盐所降低的海水吸收和储存有机碳量。因此，科学家认为需要全面考虑各种因素，重新评估蓝碳生态系统的固碳能力。

　　参考文献：Van Dam, Bryce, et al. "Calcification-driven CO2 emissions exceed “Blue Carbon” sequestration in a carbonate seagrass meadow."  Science Advances (2021).

　　（九）格陵兰岛冰盖融化速度放缓，日本科学家认为与亚厄尔尼诺现象相关

　　格陵兰岛自2012年夏季气温创新高以来，每年最高气温持续下降，其中原因不明。与此对应，近10年来其冰盖融化速度一直在放缓。日本科学家分析大量观测数据，建立了大气-海洋变化联动模型，发现自2000年以来，原本在热带海域的温带和降水带已逐渐北移到亚热带海域。近10年来，由于亚热带海域频繁发生厄尔尼诺现象，来自亚热带的大气环流加强了两极低压环流，在格陵兰上空产生更多云层，造成地面低温。这种气旋环流甚至会延伸到更高纬度的北冰洋上空，导致海冰融化速度放缓。然而，科学家对未来并不乐观，预测与厄尔尼诺现象相反的拉尼娜现象将会频繁发生于亚热带海域，为格陵兰带来高温，并与人为导致的气候变暖相叠加，加速极地冰盖融化。该研究近期发表于《自然·通讯：地球与环境》。

　　参考文献：Matsumura, Shinji, Koji Yamazaki, and Kazuyoshi Suzuki. "Slow-down in summer warming over Greenland in the past decade linked to central Pacific El Niño." Communications Earth & Environment 2.1 (2021): 1-8.

　　（十）澳大利亚科学家解明大洋岛屿的玄武岩岩浆上升机制，氧化镁含量5%是喷出阈值

　　洋岛玄武岩带来区域地幔特征信息，但科学家对其上升机制的研究仍然不充分。澳大利亚、智利和西班牙科学家合作测试分析了大西洋加那利群岛上洋岛玄武岩的岩石学和地球化学数据，发现大多数样品的氧化镁含量均在5%左右（氧化镁含量反映了玄武岩的分化程度，大于10%的样品近似代表原始岩浆成分）。根据测试数据，科学家建立了从原始岩浆到低氧化镁玄武岩的分异结晶模型，并与全球洋岛玄武岩对比。模型分析和对比结果表明，全球玄武岩氧化镁含量大多为5%~7%，当洋岛玄武岩原始岩浆结晶度达到50%左右时，伴随着密度降低、挥发成分含量升高、总体黏度降低等因素变化，与围岩相比具有上浮力。此时若挥发成分含量饱和，岩浆容易喷出，而5%的氧化镁含量是其上升喷出阈值。该研究通过玄武岩的岩石学和地球化学特征分析，阐明了洋岛岩浆的上升喷出机制，近期发表于《地质》。

　　参考文献：Ubide, Teresa, et al. "Volcanic plumbing filters on ocean-island basalt geochemistry." Geology 50.1 (2021): 26-31.

（广州海洋局海洋战略研究所）