【信息】海洋科技动态

　　（一）美国国家海洋和大气管理局（NOAA）发现，2021年大气中甲烷和二氧化碳增长率均创新高

　　NOAA近期宣布，科学家监测到2021年大气中的甲烷含量为1895.7 ppb（浓度单位，十亿分之一），比工业化前水平高出162%，年增长量达到17 ppb，高于2020年的15.3 ppb，创1983年开始系统监测以来的最大年增幅。同时，2021年全球地表二氧化碳浓度为414.7 ppm（浓度单位，百万分之一），居历史高位。2021二氧化碳浓度较2020年增加了2.66 ppm，已连续第10年增长量超过2 ppm，创63年来最快的年增长速率。目前，大气中主要温室气体浓度水平与420万年前（上新世中期）接近，而现今海平面比该时期低22米。温室气体与气候变化、海平面上升密切相关，全球温室气体控制仍面临巨大挑战。

　　（二）加拿大与美国合作，利用WHOI科考船重新启动海洋调查

　　加拿大科考船CCGS Hudson号于1963年下水，曾进行多次改造升级，多年来为加拿大海洋科考提供重要支撑。2021年秋季，CCGS Hudson号发生严重故障，经济性维修难度极大，于今年1月宣布退役。然而，计划替代CCGS Hudson号的新科考船预计2024—2025年才能交付，这导致了加拿大海洋科考计划面临至少2年的中断危机。为维持大西洋监测任务等海洋调查研究工作，加拿大渔业与海洋部和美国伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）近期签署了船舶和数据共享协议，协定未来三年内加拿大将利用WHOI的Atlantis号科考船开展工作。4月，Atlantis号起航为加拿大执行首次任务，计划对纽芬兰和拉布拉多海的海洋物理、化学和生物情况进行调查。为此，加拿大将向WHOI支付约400万美元费用，并与WHOI科学家共享调查数据。

　　（三）伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）与海运公司合作，促进商业船队参与海洋科学研究

　　4月，WHOI与国际海运与物流公司Pangaea Logistics Solution（Pangaea，美国）达成合作协议，宣布利用Pangaea船队进行商业船队科学研究计划（Science RoCS）。WHOI将为该公司的商业船舶安装海洋监测传感器，以捕获洋流速度、海水温度和盐度等数据，从而帮助科学家预测天气，了解气候变化并监测海洋动植物和污染物的流动。近期，该计划的首航在Bulk Xaymaca号商船上实施。该船以17天为周期往返于美国新奥尔良和牙买加之间，途经墨西哥湾，可定期采集墨西哥湾涡流状况数据。WHOI正与多家航运公司洽谈，以期扩大Science RoCS计划的影响力，充分挖掘商业船舶的科学价值。

　　（四）美国国家海洋和大气管理局（NOAA）正式应用新型水面无人机

　　“NOAA海洋探索合作研究”是NOAA与海洋勘探信托基金、伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）、美国罗德岛大学、新汗布什尔大学、南密西西比大学合作的一项科学计划，旨在共同开发新技术并在美国海洋专属经济区内进行推广应用，提升海洋勘探技术的发展速度、深度和精度。去年7月，美国iXblue公司研发的DriX型水面无人机完成了海试并移交新汗布什尔大学。该设备于今年4月成功整合部署到（海洋勘探信托基金下属的）Nautilus号科考船上，并成功完成首航任务。DriX型水面无人机将成为Nautilus号科考船上的主力设备，在计划今年夏天开展的中太平洋调查航次中发挥重要作用。

　　（五）德国西门子公司布局水下农业

　　Nemo’s Garden公司致力于创造水下农业生物圈，充分利用海洋独特的环境制造水下温室，利用水下稳定的温度和水、二氧化碳和氧气的平衡以及对虫害的天然防护来发展农业生产。4月，西门子数字工业软件公司宣布，其专注于水下农业的Xcelerator软件与服务组合正式部署到Nemo’s Garden公司的相关系统中。Xcelerator软件与服务组合可实现对水下温室的自动监控，分析太阳辐射、温度及其它物理因素对作物生长的影响，监测作物生长周期与健康状态，从而加快水下农业的工业化和产业化进程。

　　（六）全球海底扩张速率放缓，平均比1900万年前慢40%

　　在板块构造运动的驱动下，新的洋壳沿裂谷两侧不断形成、冷却并推离裂谷，最终在俯冲带被拉下，这个循环称为海底扩张。海底扩张速率塑造了许多全球过程，速率越快导致产生的火山活动越多，从而加速释放温室气体。因此，研究海底扩张速率有助于了解大气长期变化规律。科学家研究了全球最主要的18处扩张洋脊，综合磁条带、地质年龄等数据分析了这些洋脊的扩张速率及其变化。结果显示，与1900万年前相比，这18处主要洋脊的扩张速率几乎全部都有所降低，其中最古老的东太平洋海隆扩张距离减少了100毫米/年，而全球洋脊平均扩张速率降低了40%。科学家认为，扩张速率的降低可能与陆地山脉增长、地幔对流变化有关。该研究近期发表于《地球物理研究快报》。

　　文献来源：Dalton, Colleen A., Douglas S. Wilson, and Timothy D. Herbert. "Evidence for a global slowdown in seafloor spreading since 15 Ma." Geophysical Research Letters 49.6 (2022): e2022GL097937.

　　（七）南极火山记录大规模群震事件，地下岩浆迁移是主因

　　奥卡海底火山（Orca Volcano）位于南极洲乔治王岛附近，相对高差900米，顶部水深约500米，山顶火山口直径约3公里，底部直径约11公里。过去，奥卡海山附近的火山—地震活动并不明显，但自2020年8月起，科学家监测到超过85000次地震，直到2021年2月，地震活动才显著减少。科学家认为这是一次群震事件，高峰发生在2020年10月2日（5.9级）和11月6日（6.0级）。通过地震监测数据、大地测量数据和遥感数据分析，科学家认为海底下部大规模岩浆迁移是导致群震发生的主要原因。科学家推测，岩浆体向上垂直运动后，向NE-SW方向横向扩散，从而引发地震，最终造成大断层滑动，之后岩浆压力得到释放，群震活动随即停止。本次事件是南极地球物理监测所捕获到的最大岩浆动荡事件，研究成果近期发表于《自然·评论：地球与环境》。

　　文献来源：Cesca, Simone, et al. "Massive earthquake swarm driven by magmatic intrusion at the Bransfield Strait, Antarctica." Communications Earth & Environment 3.1 (2022): 1-11.

　　（八）北极塑料污染严重，与人口稠密区的污染水平相当

　　科学家估计每年有1900~2300万吨塑料垃圾流入海洋，它们聚集并逐渐分解为微塑料，并随洋流扩散。部分塑料会通过食物链侵入人体，这已得到近期发表在《科学》上的论文证实。目前，科学家正在调查全球海洋生物受污染状况，以了解塑料在海洋中的扩散情况。调查发现，虽然北极地区人口稀少，环境基本未受人为破坏，但无论是海滩、水柱还是海底，北极的塑料污染水平已经接近人口稠密地区，此外，塑料聚集模型甚至推测北冰洋为一个大型塑料聚集区。北极塑料主要来源于大西洋，其次为北太平洋，而浮冰和河流输入也是北极海域塑料的重要来源。当前，塑料对北极生态及环境的影响研究很少，其与气候变化之间的潜在相关性研究也亟待加强。该研究近期发表于《自然·评论：地球与环境》。

　　文献来源：Bergmann, Melanie, et al. "Plastic pollution in the Arctic." Nature Reviews Earth & Environment (2022): 1-15.

　　（九）数学模型确定南极冰架融化的影响因素，太阳辐射为主因

　　拉森C冰架（Larsen C Ice Shelf）目前是南极洲第四大冰架，其沿南极半岛东海岸发育。自上世纪90年代中期开始，这个冰架的区域性解体被广泛关注和报道。2017年，该冰架有很大一部分脱离主体成为飘浮冰山。科学家根据南极半岛地区的观测数据建立了数学模型，以确定影响拉森C冰架融化的因素及其主次关系。研究认为，太阳辐射是冰架融化的首要影响因素，次要因素为温暖干燥的风（焚风事件），再次要的因素是区域上空云的性质。此外，南极环流模式、厄尔尼诺-南方涛动、阿蒙森海低压等大尺度环流模式也会影响冰架的融化。这些因素的相互影响和叠加作用破坏了冰架的稳定，从而对全球冰架和海平面变化产生影响。该研究近期发表于《地球物理研究杂志》。

　　文献来源：Gilbert, Ella, et al. "A 20-year study of melt processes over Larsen C Ice Shelf using a high-resolution regional atmospheric model: Part 2, Drivers of surface melting." Journal of Geophysical Research (2022).

广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）