【信息】海洋科技动态

　　(一）《大陆边缘海底天然气水合物全球概览》图书出版，全面阐述水合物勘探历史与认知 

　　天然气水合物作为一种潜在的清洁能源，在过去30年里一直是海洋地质学研究的焦点之一。2022年1月，德国施普林格科学出版社（Springer）出版了专著《大陆边缘海底天然气水合物全球概览》，联合主编来自挪威、德国、美国、意大利和中国。图书首先梳理水合物的研究历史，概述水合物的基础知识，综述水合物钻探和试采案例，然后分析北极、格陵兰岛和挪威海、北大西洋、南大西洋、太平洋、印度洋、地中海、黑海、贝加尔湖和南极等区域的水合物研究进展。该书剖析了全球数百个海域水合物勘探案例，总结了不同地质背景下形成的水合物地质学和地球物理学特征，还原水合物与海洋环境的关系，为水合物的科学研究与数学建模提供了基础知识。图书作者认为，跨学科与交叉融合研究是水合物未来的发展方向，但仍面临诸多困难和挑战。 

　　（二）海洋塑料污染日益严重，美国生产垃圾最多，美国科学院建议制定国家战略以减少排放 

　　全球每年至少有880万吨塑料垃圾进入大海，造成了巨大的海洋污染。美国产生的塑料垃圾比任何国家都多，2016年为4200万吨，超过了所有欧盟国家的总和，且仍在不断增长。近期，美国国家科学院发布报告《评估美国在全球海洋塑料污染中的角色》，确认美国在海洋塑料污染中的影响，提议美国应在2022年年底之前制定全面、跨领域的国家战略，以减少排放海洋垃圾。该报告提出美国可分六个阶段来干预海洋塑料污染，包括减少塑料生产、开发和设计新型材料、减少废物产生、改善废物管理、清理环境中的废物、监管海洋垃圾污染。此外，报告还建议美国建立一个全国性的监测系统来跟踪塑料污染的演化，以了解美国塑料垃圾的规模和来源，定期评估海洋垃圾对生态环境的影响。 

　　（三）俄罗斯最新核动力破冰船交付，保障北冰洋航线全年通航 

　　Atomflot公司隶属于俄罗斯国家原子能公司，总部位于摩尔曼斯克，拥有世界上最大的核动力破冰船队。2021年12月底，圣彼得堡波罗的海船厂向Atomflot交付Sibir（西伯利亚号）核动力破冰船，并于近期开始使用。随着Sibir号入列，Atomflot公司共拥有六艘核动力破冰船，分别为Taymyr号、Vaygash号、50 Let Pobedy号、Yamal号、Arktika号和Sibir号。波罗的海船厂还在为Atomflot建造另外三艘同级别破冰船，计划于2022年至2025年投入运营。Sibir号与同级别的Arktika号为目前世界上最大、动力最强的核动力破冰船之一，长173.3米，宽34米，最大排水量33500吨。俄罗斯核动力破冰船队主要用于保障北冰洋航道全年通航。此外，俄罗斯还有一艘核动力破冰货船Sevmorput号，隶属于另一个船队。 

　　（四）英国开发海底电池存储系统，为美国“自主海洋电力系统”供能，支撑无人探测装置长期运行 

　　近期，英国EC-OG公司完成海底电池存储系统研发，在与美国能源公司C-Power研发的波浪能转换器集成后，下一步将与美国国防部进行“自主海洋电力系统”联合海试，海试计划在夏威夷美国海军波浪能试验场进行。此次海试为“世界首个远海能源场试验”项目的一部分，将提供发电、能量存储、实时通信和数据传输。美国国防部计划将“自主海洋电力系统”发展成为自主、互联和可长期工作的海上能源平台，以支持深潜器、传感器组件和装置等无人设备的海上活动。EC-OG的海底电池存储系统专为恶劣的海底环境设计，是一种模块化、可拓展的电池存储解决方案，可为各类深潜器、海底监测网等设备提供可靠、稳定的充电式电力供应，保障其长时间离岸运行。 

　　（五）美国纽约总督岛建立“气候解决中心”，伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）参与建设 

　　总督岛是纽约曼哈顿地区的著名观光岛，去年，纽约市宣布招募团队来建设、规划和运营总督岛，建立气候解决中心，最终两个科学团队中标，包括沿海城市影响团队和气候中心联盟团队。沿海城市影响团队成员包括WHOI、东京大学等，将致力于做好应对气候变化的准备，制定教育计划以支持和发展纽约市绿化工作，设立研究和实验平台、科研机构和企业合作平台、互动学习展示空间等。气候中心联盟团队成员包括WHOI、纽约市立大学、哥伦比亚大学等，将专注于城市适应气候研究，减缓环境压力。纽约市希望通过总督岛的气候与环境规划研究，将其打造成全球气候问题和解决方案的模范岛，向全世界展示现代化沿海城市如何应对气候变化。 

　　（六）科学家发现，特定矿物分解造成上下地幔边界塌陷，可能也造成了板块俯冲停滞 

　　660公里深处的上-下地幔边界是地幔中最重要的结构面之一，被称为D660地震不连续面，而在有冷俯冲板块物质扰动的区域，该不连续面会严重塌陷至约740公里深的俯冲带下方。D660地震不连续面形成的普遍解释是与林伍德石（地球深部的主要造岩矿物）分解为布里奇曼石（极端高温高压环境下形成）和铁方镁石有关，而740公里严重塌陷现象则被认为是由较冷的俯冲物质温度导致的。由于研究决定这些矿物转变的MgO-SiO2相变体系精度不高，目前这个解释仍存在很大争议。德国和中国科学家联合研究团队利用自主研发的多面顶压机技术结合同步辐射X射线衍射技术，精确测定了MgO-SiO2体系在1250~2085K（976~1812℃）温度范围内林伍德石头分解为秋本石-布里奇曼石的相变边界。科学家由此推断，在俯冲物质扰动区，林伍德石首先在660公里处分解为秋本石和方镁石，秋本石在约740公里更高压处进一步转变为布里奇曼石，以上两个相变导致了双重地震不连续面的形成，在地震剖面上表现为上下地幔边界的塌陷。科学家进一步提出，上下地幔边界附近的板块俯冲停滞现象可能也与秋本石的分解有关。该研究近期发表于《自然》。 

　　文献来源：Chanyshev, Artem, et al. "Depressed 660-km discontinuity caused by akimotoite–bridgmanite transition." Nature (2022): 1-5. 

　　（七）美国科学家利用遥感观测巨型海带生态系统，此技术未来将扩展应用到全球生物-地质系统变化观测 

　　巨型海带可在1—2年内生长到30米长，是世界上许多海岸带的标志性物种。伍兹霍尔海洋研究所的科学家对加州海岸一个4000平方公里区域的巨型海带进行研究，结合实地潜水考察和遥感解译，分别对巨型海带的纵向和平面分布特征进行全方面观测，并分析外部环境和内部生物驱动因素对海带种群动态变化的作用。利用卫星搭载的中等分辨率成像光谱仪获取海表温度和海流数据，利用卫星拍摄巨型海带图像（分辨率为30米）追踪海带冠层生物量和年度变化动态，利用飞机搭载可见光/红外成像光谱仪拍摄区域堆栈式高光谱图像（分辨率18米）检查海带冠层叶绿素与碳比例的空间模式。研究结果表明，随着年龄增长，海带顶冠的生理状况会可预见地下降，状况较差的海带会在几个月内死亡。该研究得到了美国宇航局支持，该技术将来可能应用在全球范围观测生物-地质系统变化观测。这项研究成果近期发表于《美国国家科学院院刊》。 

　　文献来源：Bell, Tom W., and David A. Siegel. "Nutrient availability and senescence spatially structure the dynamics of a foundation species." Proceedings of the National Academy of Sciences 119.1 (2022). 

　　（八）美国科学家利用机器学习分析水听器数据，生物声音识别率达94% 

　　水听器可在能见度较低的水域长时间连续工作，在海洋中的部署越来越多，应用在环境监测、科学研究和军事用途。由于某些生物的叫声能够成为环境健康的指标，利用水听器来获取并分析特定声音就成为廉价且准确的生态环境监测方法。然而，目前水声分析技术仍然停留在手动收听录音、人工识别的阶段，该过程费时且错误率高。美国科学家在分析美属萨摩亚国家公园采集到的18,000小时水下声学数据时，试图通过分析雀鲷鱼的叫声来判断珊瑚礁的健康程度。科学家和工程师基于样本数据，合作构建了机器学习模型，实现了对雀鲷鱼叫声94%的识别率。科学家相信，机器学习将被越来越多地用于海洋监测，促进海洋生物资源和环境之间关系的探索。该研究近期发表于《海洋生态学进展》。 

　　文献来源：Munger, Jill E., et al. "Machine learning analysis reveals relationship between pomacentrid calls and environmental cues." Marine Ecology Progress Series 681 (2022): 197-210. 

　　（九）日本科学家获取“小点”火山样品，发现其在地震发生期间可抑制板块边界滑动 

　　“小点”火山（Petit spots）不同于夏威夷群岛等热点火山，其规模小、年轻，且离海沟不远。日本的科学家将这种“小点”火山解释为来源于软流圈地幔中的富集物质，但与热点无关，而是与俯冲过程中岩石圈的变形-破裂有关。日本科学家利用“深海6500”号载人深潜器观察了日本海沟附近的“小点”火山并采集到岩石样品。样品由玄武岩和胶结硬化的沉积物组成，沉积物放射虫化石年龄为1060—1560万年，表明形成“小点”火山的岩浆从晚白垩世开始大范围扰乱了玄武质基底上的整个沉积物层，使原本软弱的沉积层硬化。结合地震数据分析，科学家认为这种带有沉积物的“小点”火山在俯冲过程中起到了抑制板块边界同震滑动传播的作用，可弱化海啸的形成。该研究近期发表于《海洋地质》。 

　　文献来源：Akizawa, Norikatsu, et al. "A direct evidence for disturbance of whole sediment layer in the subducting Pacific plate by petit-spot magma–water/sediment interaction." Marine Geology (2021): 106712. 

　　（十）德国科学家重建秘鲁渔场古海洋环境，认为海洋暖化将引起鱼类种群变化，影响全球海鲜供应链 

　　洪堡海流又称秘鲁寒流，是南大洋西风漂流在南美洲西海岸形成的上升流。洪堡海流系统为秘鲁外海渔场提供了充足的营养供应，使其成为全球最富生产力的渔场之一。海洋变暖、海水酸化和缺氧都可能对鱼类种群产生巨大的影响，但影响程度和机制研究仍不充分。德国科学家利用秘鲁外海沉积物及埋藏于其中的鱼类骨骼样本，重建了125,000年前温暖时期的海水温度、含氧量、养分供给等古海洋环境因素，并将这些环境因素与鱼类的个体体型相关联。研究结果表明，在古代温暖期，海水含氧量较低，小型鱼类占主导地位，这是由于其鳃体表面积占身体面积比例更大，能够在含氧量较低的海水中保持活性。科学家指出，洪堡海流的上升流区目前正在加速变暖，这将导致海区持续温暖化，引起鱼类种群变化（主要为小型鱼类增多），而由于小型鱼类捕捞难度较大且味道较差，那么海区变暖将最终影响全球渔业。该研究近期发表于《科学》。 

　　文献来源：Salvatteci, Renato, et al. "Smaller fish species in a warm and oxygen-poor Humboldt Current system." Science 375.6576 (2022): 101-104. 

 广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）