【信息】海洋科技动态

　　（一）英国自然环境研究委员会（NERC）资助6个项目，直面海洋环境挑战

　　6月27日，NERC宣布拨款4360万英镑用于沿海洪水灾害、温室气体排放、生物多样性变化等关键环境问题研究，分设6个项目，内容包括：1. 了解极地海冰融化对海洋化学平衡、海洋固碳能力和生物生产力的影响（900万英镑，由英国南极调查局牵头）；2. 预测北极和北大西洋气候变化对英国极端天气的影响（1200万英镑，由英国国家大气科学中心牵头）；3. 分析沿海地区洪水和海岸侵蚀对居民生活的威胁（270万英镑，由英国国家海洋中心牵头）；4. 通过海洋科研和管理人员共享国家卫星网络和各种传感器数据的方式，支持英国农业向净零排放过渡（780万英镑，由英国生态与水文中心牵头）；5. 评估海上风电未来对环境的影响和社会经济可持续性，将蓝/绿氢生产、海洋地质碳封存、二氧化碳和氢的再利用作为实现英国温室气体净零排放的能源转型方案（260万英镑，由英国地质调查局牵头）；6. 研究缓解未来气候变化的策略，如植树造林、减少甲烷排放等（950万英镑，由英国国家大气科学中心牵头）。此外，该6个项目还将获得其他经费支持，共计4700万英镑。

　　（二）夏威夷大学拟基于珊瑚礁生态系统，建造1个海岸保护示范工程

　　近年来，随着全球温室气体排放继续增长，全球变暖加剧，持续上升的海平面和频发的风暴潮对沿岸基础设施造成严重威胁。珊瑚礁作为天然的防波堤，对保护海岸和基础设施免受风浪侵蚀具有重要意义。然而，全球气候变化导致珊瑚礁严重退化，夏威夷现有的海岸保护系统不足以阻挡风暴潮及洪水对沿海设施的破坏。近日，夏威夷大学公布一项计划，拟基于天然珊瑚礁生态系统建造一个能够免受洪水、海岸侵蚀和风暴潮破坏的工程结构系统，同时可为珊瑚及其他生物提供栖息地。在这个计划中，研究人员将海岸工程、流体力学、珊瑚礁生态系统和适应性生物学等学科相结合，开发的防波堤工程能够适应海平面持续上升及海水温度不断升高的环境。该项目将从美国国防高级研究计划局获得2500万美元资助，有望成为同时解决近岸海洋自然资源保护和海岸防护问题的示范工程。

　　（三）英国国家海洋中心（NOC）科考航次启航，检验多种深海探测技术

　　7月4日，英国NOC科考航次DY152起航，计划航行20天，旨在完成最新无人潜航器（AUV）、传感器和控制软件的深海测试。NOC研发的新型号AUV Autosub 5将取代旧款Autosub 6000，更新了更高功率的声纳和成像系统，能够获取将更精细的海底地形图和生物栖息地特征，可在6000米水深的一般海域和2000米水深冰下海域作业。该设备配备最新的BioCam系统，这是一套低能耗3D视觉测绘系统，可获取高解析度彩色图像和高分辨率海底地形资料。此前，该AUV已在尼斯湖启动前期试验，该航次将在海底峡谷环境测试其深水性能。该AUV可承受600个大气压，续航时间为6个月或更长，可携带温度、盐度、浮游植物丰度测量等一系列科学传感器，并通过卫星链实现水下与陆上互传数据。

　　（四）德国“极星”号科考船探索气候变化对北极环境的影响

　　过去40年，北极夏季的海冰范围减少了40%，是地球气候变化最明显的标志之一。6月28日，德国科考船“极星”号从母港不来梅出发，将在北极的海冰边缘地带进行为期7周的科考。本航次研究任务主要是研究海洋热通量、不同海水层特性与海冰融化之间的耦合机制，同时了解大西洋水循环对气候变暖和格陵兰岛东北部冰川的影响。该航次由德国AWI主导，目标是密切监测北极边缘冰区的能量和物质流动，采集海洋物理、化学生物数据。“极星”号还将利用水下滑翔机进入冰层，测量海冰厚度，并布设锚系设备以测量洋流和涡流。航次后期，科学家还将利用直升机扩大观察范围，并辅以大气研究，评估大气边界层的气溶胶和温室气体流动特征，以及水汽和云团的分布。“极星”号科考船建于1982年，长118米，宽25米，排水量17277吨，返航后计划后续再赴南极执行其它任务。

　　（五）美国Impossible Mining公司筹资1010万美元，加速海底采矿机器人研发

　　Impossible Mining公司是美国一家自主水下航行器（AUV）研发公司，2020年开始研究海底采矿机器人工程架构，2021年申请了首批专利并筹集到一笔资金，用于海底多金属结核和深海生物采集的技术验证工作。近期，该公司宣布再获得1010万美元种子资金，将用于加快海底采矿机器人的研发进程。新研发的海底采矿机器人预计可在6400水深处作业，同时，其配备的图像传感器可识别和避开附着在结核上的生物，有选择性地采集结核，尽量避免伤害深海物种，从而降低对环境影响。此项技术验证工作计划于2022年底完成。

　　（六）英国国家海洋中心（NOC）检验海底安全储碳潜力，认为现有技术可监管碳泄漏

　　如果能实现利用海底岩层储碳，估计可存储全球二氧化碳排放量的13%，但这种方法的可行性与安全性一直备受争议。为解决其中的碳泄漏监测问题，NOC在北海进行了一项为期12天的试验。试验中，科学家在水深120米的海床以下3米处模拟二氧化碳的自然排放，共释放二氧化碳675千克，并测试新技术能否检测到排放情况，特别是监测小排量泄漏。科学家发现即使在很低的排放速率下（6千克/天），新型传感器仍可检测到沉积物和水柱中溶解的二氧化碳，并可示踪和量化。这项试验表明，现有技术可以满足目前碳排放交易计划的监管要求，确保深海碳储泄漏量低于造成环境危害的水平。该研究近期发表于《可再生和可持续能源评论》。

　　文献来源：Connelly D P, Bull J M, Flohr A, et al. Assuring the integrity of offshore carbon dioxide storage[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2022, 166: 112670.

　　（七）JAMSTEC揭示东京湾海底火山喷发历史，发现13500年前曾大爆发

　　日本东京湾入口西南60公里处有一座海底火山，火山口低于海平面120米。2012年，日本海洋科技中心（JAMSTEC）使用“Hyper-Dolphin”号ROV从该火山口深潜进入底部，发现了一个仍然活跃的热液喷口，表明这是一个活火山，未来可能再次喷发。而后2016年和2022年，分别使用相同ROV采集到此火山的熔岩和浮石样品。科学家对海底火山岩石样品和附近岛屿火山灰层样品进行多方面比较，结果显示，二者的化学成分基本一致，推断该区域的陆地火山灰层来源于海底火山13500年前的一次喷发。而海底浮石样品的研究结果表明，此次喷发为爆炸性海底岩浆活动，当时的海平面低于现今。该研究近期发表于《地质》。

　　文献来源：Iona M. McIntosh, Kenichiro Tani, Alexander R.L.Nichols, et al., Past eruptions of a newly discovered active, shallow, silicic submarine volcano near Tokyo Bay, Japan[J]. Geology, 2022. https://doi.org/10.1130/G50148.1

　　（八）英国地质调查局开发3D地质模型，可指导稀土矿床勘探

　　稀土元素（REE）是发展可再生能源基础设施的关键原材料，对全球能源转型至关重要。世界上大部分稀土元素资源都赋存于碱性硅酸盐岩和碳酸盐岩中，但受限于勘探模型的发展及源岩类型的复杂性，目前稀土元素的开发程度远不及铁、铜，以及黄金等贵金属。近期，英国地质调查局开发了一个3D地质模型，可为不同尺度下稀土元素的勘探提供指导。该模型以产出最多稀土矿床的碱性火成岩系统为靶区，综合了全球地质图、地球物理模型、地球化学及岩石学等多种研究成果。此为首次基于可视化模型指导碱性火成岩中稀土矿床的勘探开发，不仅为地质学家提供最直观的信息，更可加深勘探者对稀土矿床3D结构的理解。该文章近期发表于《经济地质学》。

　　参考文献：Beard C D, Goodenough K M, Borst A M, et al. Alkaline-Silicate REE-HFSE Systems [J]. Economic Geology, 2022.

　　（九）38亿年前的古老锆石确证，地球早期地壳经历了从稳定到板块构造活动的过程

　　已有研究表明，地球构造板块的扩张、碰撞和俯冲对于地形地貌塑造、全球气候调节及生命演化都具有重要意义。然而，由于缺乏年龄超过40亿年的古老岩石，板块构造活动的开始时间及地球早期地壳性质等关键性问题仍未解决。近期，哈佛大学的地质学家基于南非巴伯顿绿岩带发现的罕见古老锆石晶体，利用同位素及微量元素测量等地球化学方法，揭示了38亿年前后地壳活动的重大转变。结果显示，38亿年前的锆石晶体并非在俯冲带环境下形成，相反，它指示“原始地壳”来源于相对不亏损地幔熔融形成的地壳的再次熔融。而38亿年以来，锆石的地球化学特征表现为与现代俯冲带衍生的锆石相似。这一项研究表明，大约36到38亿年前，地球可能经历了从稳定的“原始地壳”模式向类似现代的板块构造活动模式的重大转折过程。该文章近期发表于《美国地球物理学会进展》。

　　文献来源：Drabon N, Byerly B L, Byerly G R, et al. Destabilization of Long‐Lived Hadean Protocrust and the Onset of Pervasive Hydrous Melting at 3.8 Ga[J]. AGU Advances, 2022, 3(2): e2021AV000520.

广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）