【信息】海洋科技动态

　　（一）新西兰发布“未来十年南极和南大洋研究方向和优先事项”报告，气候变化和海洋生态保护是重点 

　　新西兰是对南极和南大洋研究较早的国家之一，早在1957年就建立了第一个南极科考站斯科特基地。2021年，新西兰政府对该基地投入3.06亿美元的建设资金和0.38亿美元的运营资金，以加强对南极的科学研究。近期，新西兰外交和贸易部发布报告《2021—2030年新西兰南极洲和南大洋研究的重点方向和优先事项》，明确四个优先研究方向：一是量化南极冰盖融化对海平面上升的贡献；二是了解冰冻圈-海洋-大气之间的联系，以及物理和生物变化对其相互作用的影响；三是了解气候变化和人类活动对南极自然过程、动物学、生物地理结构、海洋环境和生物群落功能的影响；四是建立南极海洋和陆地保护网，加强生态系统结构功能和修复力，包括建立一个位于罗斯海的海洋保护区，并推动其他南大洋海洋保护区的规划和管理。 

　　（二）英国发布“至2040年海洋科学发展战略报告”，以净零碳排放为核心目标 

　　由英国国家海洋中心（NOC）牵头，联合其他七家英国地球科学机构合作撰写的《至2040年英国海洋科学发展战略报告》于近期发布。报告认为到2040年英国的海洋科学需要具备净零碳排放能力，并提出了一系列战略布局和发展方向：1. 改造现有海洋科考船，利用高新技术实现“零碳”目标；2. 开发新型传感器，探索海洋并了解海洋在气候变化中的作用；3. 应用卫星、自主平台（自主机器人）和浮标等的应用，减少部分船载调查设备，为调查船安装绿色燃料系统腾出空间；4. 海上自主平台数量增加十倍以上，先进海洋传感器发挥关键作用；5. 建立观测模型，开发数据生态系统，发挥数字工具在海洋观测的价值。 

　　报告对新型传感器和自主平台提出了具体要求：1. 需可用于低功耗的自主船舶、智能系泊设备和浮标，数据记录精度高，减少漂移及防止生态污染，并保证可靠运行且低成本；2. 能适应海底峡谷和冰架等极端复杂环境，既可长时间独立运行，亦能跨平台协作，具有高效的数据处理和通信能力。NOC科学家表示，英国将从2035年开始使用新一代零排放、自动化的大型调查船，继续开发高新技术以建立可持续、系统发展的海洋传感器基础设施，组建大规模全球海洋物联网，最终实现海洋科学研究净零碳排放。 

　　（三）日本科学家在琉球海沟首次发现天然气水合物，将加大相关海域调查 

　　近期，日本“新青丸”号海洋科考船在九州南部种子岛附近海域开展海底泥火山群调查，利用活塞式取样器获取浅层沉积物岩心。科学家意外发现，其中一座泥火山的岩心中含有块状天然气水合物，此为首次在琉球海沟确认了天然气水合物的存在。此次发现的天然气水合物层厚约20厘米，位于海底以下1米处，红外热像仪测得其地表温度接近零度，低于周围沉积物温度，这是由于水合物分解而导致的。由于该海域发育许多形态相似、起源一致的泥火山，且大多地震反射界面都显示疑似存在天然气水合物的地层，日本科学家推测种子岛附近海域可能广泛分布有天然气水合物。后续计划将对已采样品进行详细的实验室分析，并加大对该海域的调查以确定水合物的成因及分布规模。 

　　（四）汤加海底火山喷发，新西兰海底监测网络及时发出海啸预警，并持续监测 

　　新西兰“海啸深海评估浮标网络”（DART）由一系列布设于海底的浮标组成，可通过传感器测量海平面水压变化，以此监测海啸活动。监测网络可在海啸生成后快速准确地确认海面状态，在海啸到岸前将数据及时发送至陆地监测中心。近期，汤加海底火山大规模喷发，DART在30分钟后就发现海啸活动迹象，并确认为火山源海啸。新西兰国家地质灾害监测中心迅速激活了整个DART，完整记录到了汤加火山喷发及后续喷发所引发的多轮海啸，对海啸可能到达新西兰海岸的时间、地点及幅度进行了评估和预测，为国家紧急事务办公室的决策提供了科学支撑。目前，DART仍处于全天候监测状态，以警惕汤加海底火山的后续活动。 

　　（五）美国大气和海洋管理局（NOAA）和海洋能源管理局（BOEM）跨部门合作，推动海上风能发展 

　　近日，NOAA和BOEM签署了一份合作备忘录，两者合作将于2030年前在美国领海内建设30GW的海上风电设施，推进美国海上风能发展，创造就业机会，同时保护海洋环境和生物多样性，促进海洋资源和空间利用。这项合作将整合协调双方的优势专业技术和资源，在共同感兴趣的领域合作互惠，主要内容包括（但不限于）：1. 科学支撑政府决策和其他行动；2. 努力提高近海风能开发许可和环境审查授权等审批程序的效率；3. 研究并制定海上风能发展规划；4. 对管辖海域进行空间勘测、数字建模、海洋制图和海洋学评估；5. 开展科普教育；6. 合作发表或出版文献专著，进行外部交流与宣传；7. 及时交换数据和信息；8. 监测评估海上风能资源和业务活动的影响；9.加强机构间培训和能力建设。 

　　（六）科学家研究150万年前南极冰层下的气泡，验证冰川融化是导致大气中氧含量下降的原因之一 

　　现今地球空气中氧含量约为21%，但此前有研究发现，在过去80万年里，大气中的氧含量下降了约0.2%，科学家推测这与冰川融化有关。美国普林斯顿大学的研究人员从南极东部获取了1.5Ma、810ka和400ka的冰心样本，对冰心残留气泡中的气体组分进行同位素分析，发现大气氧含量下降时间大致上与中更新世过渡期（MPT，1250~700ka）相吻合。MPT期间地球气候发生了根本性的改变，冰川周期长度从40ka增加到了100ka，在此之前大气氧的源和汇一直处于一个平衡状态（即消耗的氧约等于生成的氧），而这种平衡在MPT前后被打破。科学家认为，冰川消融使更多黄铁矿和有机碳暴露在大气中，两者氧化消耗了大气中的氧，产生二氧化碳；而冰川消融所导致的海洋环流变化又增加了海洋碳储能力，在全球碳循环中起到了稳定大气二氧化碳的作用，这两种因素共同作用导致了大气含氧量降低，而大气中的二氧化碳并没有明显增加。这项研究近期发表于《科学·进展》。 

　　文献来源：Yan, Yuzhen, et al. "Ice core evidence for atmospheric oxygen decline since the Mid-Pleistocene transition." Science advances 7.51 (2021): eabj9341. 

　　（七）460万年前海洋生物繁盛期突然结束，可能与地球绕日轨道变化有关 

　　海洋生物生产力是指海洋通过同化作用生产有机物的能力，是海洋生态系统的基本功能之一。科学家发现，中新世晚期至上新世早期（9Ma ~ 3.5Ma）的海洋生产力远高于今天，将此时期称为“生物繁盛期”（biogenic bloom）。近日发表于《自然·通讯》的一项研究中，瑞典和德国科学家汇编了全球18个站位的25组海洋沉积物样本记录，发现460万年前热带地区海洋生产力突然下降，其原因可能是当时地球绕日轨道发生变化，导致东南亚季风强度降低，河流养分供应减少，最终导致全球海洋生产力下降。 

　　文献来源：Karatsolis, B–Th, et al. "Abrupt conclusion of the late Miocene-early Pliocene biogenic bloom at 4.6-4.4 Ma." Nature Communications 13.1 (2022): 1-9. 

　　（八）晚奥陶纪生物大规模灭绝，或与气候变化和海洋氧化还原变化有关 

　　奥陶纪（485Ma~443Ma）是地球历史上海水分布最广泛的时期之一，海洋生物空前繁盛，但在晚奥陶纪（LOME，~445Ma）出现了历史上第二大规模的灭绝事件，此次灭绝经历了两个生物量下降阶段，共约85%的物种消失。科学家分析了三组从全球碳酸盐层序中分布的碘和硫同位素数据，重建了LOME两个生物灭绝阶段的全球和局部海洋氧化还原条件。研究发现，此时期冈瓦纳古陆的冰盖增长，温盐环流增强，海面温度降低，海洋含氧量增加，海洋生产力明显提高，海水缺氧和硫化现象减少，但浅水碳酸盐陆架上依旧普遍存在非硫化缺氧现象。因此科学家推断，海洋缺氧和硫化环境减少、气候变冷、海平面下降和海洋生态空间缩小等多种因素共同作用导致了LOME第一阶段的物种灭绝。随后全球气候回暖，冰消期海平面上升，海洋环流相应减少，海水脱氧形成硫化环境，导致水生生物缺氧或硫化氢中毒，造成了LOME第二阶段的物种灭绝。这项研究近日发表于《美国地球物理学会·进展》。 

　　文献来源：Kozik, Nevin P., et al. "Geochemical records reveal protracted and differential marine redox change associated with Late Ordovician climate and mass extinctions." AGU Advances 3.1 (2022): e2021AV000563. 

　　（九）英国科学家发现，印尼火山坍塌由深部岩浆系统变化引发，目前无法准确监测 

　　2018年12月，印尼一座火山发生剧烈坍塌，三分之二高度的山体滑入海中，引发毁灭性海啸，共造成400多人死亡。由于该火山在坍塌前六个月连续喷发，坍塌后亦发生了强烈的爆炸性喷发，科学界据此认为火山喷发是其坍塌的主要原因。火山坍塌后，英国地调局调查了海域的喷发坍塌沉积物，科学家分析火山物质和沉积物的物理、地球化学和微观结构特征，火山内部的岩浆系统的变化是导致火山坍塌的根本原因。而后期的火山喷发是坍塌后压力释放所引起的。遗憾的是，科学家认为目前的手段无法监测到这种深部岩浆长期而缓慢的变化，面对火山喷发及次生灾害，在加强地表变形监测的基础上，完善风险地区的整体灾害应对策略才是最合理选择。该研究近期发表于《地球行星科学快报》。 

　　文献来源：Cutler, Kyra S., et al. "Downward-propagating eruption following vent unloading implies no direct magmatic trigger for the 2018 lateral collapse of Anak Krakatau." Earth and Planetary Science Letters 578 (2022): 117332. 

　　（十）英国科学家建立南极航运网络图，发现无序航运加剧了南极物种入侵，危害生态系统 

　　南极洲本是一个长期孤立的、原始的荒野大陆，拥有独特的生态系统。但近两个世纪以来，人类越来越多的航行活动给南极的生态系统造成了负面影响。英国剑桥大学和英国南极调查局合作，对进入南极水域的船舶活动进行了全面定量分析，试图从空间角度评估船载入侵物种对南极水域的影响。科学家从劳埃德海事情报公司（Lloyd’s Maritime Intelligence and Orbcomm）获取了2014—2018年间商业海事情报数据，建立起南极航运分析网络。分析表明，南极洲已与全球1581个港口建立联系，除了国际承认的五个“南极门户”港口（阿根廷的乌斯怀亚港、智利的蓬塔阿雷纳斯、澳大利亚的霍巴特港、新西兰的基督城港、南非的开普敦港），实际上已有23个国家58个港口与南极建立了直接联系，其中很多港口缺乏船舶航前检查，这成为南极外来物种入侵的巨大风险点。另一方面，南设得兰群岛和南极半岛占据了南极洲航船访问量的88%，是南极物种入侵最严重的区域。为保护南极脆弱的生态系统，科学家建议应尽快规范化“南极门户”港口，采取生物安全干预措施，建立高风险入侵物种监测计划。该研究近期发表于《美国国家科学院院刊》。 

　　文献来源：McCarthy, Arlie H., Lloyd S. Peck, and David C. Aldridge. "Ship traffic connects Antarctica’s fragile coasts to worldwide ecosystems." Proceedings of the National Academy of Sciences 119.3 (2022). 

（广州海洋局海洋战略研究所）