【信息】海洋科技动态

　　（一）科睿唯安发布文献分析报告，分析全球海洋科学的发展趋势、挑战和机遇 

　　科睿唯安（Clarivate）是总部位于伦敦的科学数据与分析服务商，自1975年起，该公司每年定期发布的学术期刊影响因子（SCI为其中之一）已成为衡量学术影响力的重要指标。7月27日，科睿唯安发布报告，从文献的视角深刻分析20年来全球海洋科学的发展态势和目前面临的挑战和机遇。报告采用影响力混合分析方法，评估了2000—2020年间发表的海洋科学文献，特别关注北冰洋、大西洋、太平洋、印度洋和南大洋。报告的主要观点有：

　　1. 从学科领域分析，地球科学、农学、环境和生态学研究占全部文献90%以上。

　　2. 不同海域的主要研究领域为：海洋生物学（大西洋27%，南大洋42%），海洋、气象和大气科学（大西洋14%，南大洋32%），地质、地球化学和地球物理学（各大洋6%~11%），考古学（各大洋4%~8%），动物学和动物生态学（各大洋3%~6%）。

　　3. 过去20年里，太平洋的文献量增长了4倍，其它大洋文献量增长了3倍。大西洋文献量最高，2020年约3000篇，但太平洋正快速追赶。南北极的文献量最少，2020年少于500篇。

　　4. 本世纪初美国在全球海洋研究中占据绝对领导地位，但影响力逐年下降。

　　5. 一些国家的研究主要集中在某片海域，如俄罗斯30%的研究集中于北冰洋，印度27%的研究集中于印度洋。

　　6. 各国的海洋研究几乎都由国家科学院或海洋研究机构（如NOAA）牵头，表明海洋科学具有高度专业化性质，反映了海洋科学对基础设施具有极高的依赖性。

　　7. 2015年起，微塑料和气候变化研究呈爆炸式增长，其中微塑料相关科研项目从2015年的289个增长到2020年的2000多个，这一现象可能与2015年联合国提出的可持续发展目标有关。

　　8. 尽管海洋科学研究具有全球性，但撒哈拉以南地区鲜有相关研究成果产出。

　　（二）“阿尔文”号载人深潜器完成升级，深潜6453米，刷新自身纪录

　　2020年初，美国海军开始对著名载人深潜器“阿尔文”号（Alvin）进行升级改造，目标是将其最大潜深从4500米升级到6500米。2021年11月，“阿尔文”号成功通过水池试潜，但几处控制浮力的合成泡沫受损，经过半年的修复和准备后，近期终于完成海试。今年7月21日，美国“阿尔文”号在大西洋波多黎各海沟成功潜至6453米深度，创造了其最大潜深纪录。参与此次深潜的3名深潜员分别为伍兹霍尔海洋研究所的驾驶员、工程师和美国海军海上系统司令部的观察员。7月25日起，“阿尔文”号继续随船在大西洋进行为期两周的科学验证，根据验证结果其很可能会重新服役。

　　“阿尔文”号于1964年由伍兹霍尔海洋研究所研制并入役，至今已成功完成5086次潜水，平均每年执行约100次深潜任务，超过了全球其他载人深潜器所有深潜次数的总和。58年来，“阿尔文”号验证了板块构造理论（1974年至今），发现海底热液生态系统（1977年），寻找泰坦尼克号残骸（1984年），促进深潜新技术与设备开发，培养了大批科学家与工程师。“阿尔文”号设计初衷为国防军事用途，但实际上也成功引领了科学家探测深海，大力推动了海洋科学的发展。

　　（三）澳大利亚推进南极基础设施更新 

　　目前，澳大利亚在南极建有3个永久科考站和1条飞行跑道，分别为凯西站（1957年，文森湾）、戴维斯站（1957年，伊丽莎白公主地）和莫森站（1954年，麦克罗伯森地）、威尔金斯飞行跑道。飞行跑道位于凯西站以东南65公里处，于2008年首飞，每年南极夏季开放10个航班，用于运送科学家和物资，是南极较为重要的一条航线。 

　　2019年，澳大利亚宣布将在未来10年投资超4.5亿澳元（约合21亿人民币）实施南极基础设施更新计划。该计划包括更新老旧设施，促进燃料、水、通信基础设施的现代化，改善船舶、码头等交通设施，升级重型车辆和移动设备，提供尖端医疗技术，减少南极碳足迹等。今年7月25日，澳大利亚南极局公开招标，寻求工业界合作伙伴共同实施此计划，初期工作重点是更新老旧设施，包括威尔金斯飞行跑道、凯西站和戴维斯站的滑雪着陆区等，以改善夏季科考设施运营的安全性。 

　　（四）美国Sikuliaq号科考船启航，探究白令海风暴演化历史 

　　长久以来，科学界对白令海的极端天气变化历史及其驱动机制知之甚少。近日，美国一组科研团队计划乘坐Sikuliaq号科考船（破冰科考船，排水量3724吨）前往阿留申群岛海域，旨在获取深海沉积记录，重建过去约2000年以来白令海风暴的演化历史。这一项目受美国国家科学基金会（NSF）资助，由美国伍兹霍尔海洋研究所牵头，北卡罗来纳大学威尔明顿分校参与。基于2011和2021年航次成果，此次科考将对阿留申群岛链沿线的众多海湾和峡湾进行为期1个月的调查，并钻取沉积岩心。这些海湾和峡湾几乎完全封闭，沉积层蕴含了几个世纪以来不同粒度组分且不受扰动，能够提供详细的风暴演化历史序列。 

　　（五）基因分析和化石记录揭示企鹅6000万年进化史，气候和洋流变化是驱动因素 

　　一个国际团队分析了所有现存和近期灭绝的企鹅种类基因组，并与化石记录相结合，还原企鹅进化史上的关键事件和过程。研究表明，企鹅的进化主要受气候和洋流变化所驱动，这种变化特征蕴含在企鹅的基因组中。当气候寒冷时，企鹅被迫向北迁移，种群数量下降；而当气候回暖时，随着栖息地扩大，企鹅逐步回到南极，种群数量又会回升。科学家们还发现，企鹅体内有一组基因使它们具有调节体温、深潜冰下、水下保持视力和控制身体的能力，可适应南极和南大洋的独特环境。与其他鸟类相比，企鹅进化速度非常缓慢，但是在进化的早期就出现了水生生物的特征。科学家表示，随着气候的变化，目前企鹅的生存再次受到威胁。这项研究有助于我们了解过去的气候事件如何影响物种规模，探讨如何应对未来的气候变化，相关研究成果近期发表于《自然·通讯》。 

　　文章来源：Cole, T.L., Zhou, C., Fang, M., et al (2022). Genomic insights into the secondary aquatic transition of penguins. Nature Communications 13(3912) 

　　（六）最新气候模型表明，北极海冰消融与野火燃烧有关 

　　近几十年来，受全球变暖的影响，北极海冰的厚度、体积及分布范围都在显著减少。然而，10年尺度上北极海冰变化的驱动机制仍然存在较大争议。已有研究表明，森林野火等生物质燃烧释放大量气溶胶颗粒物进入云层，进而显著影响全球辐射能量平衡。近日，美国科罗拉多大学和国家大气研究中心（NCAR）的研究人员基于气候模型研究发现，北半球野火燃烧强烈影响北极海冰10年尺度上变化。21世纪早期，野火燃烧增加，通过夏季气溶胶-云层的负反馈作用，最终导致北极海冰加速融化。此外，海冰对二氧化碳排放和全球变暖的敏感性也在增加，这也可以归因于野火燃烧的增加。这项研究提出，野火是影响海冰消融的一种新的不确定性因素，在未来建立气候模型时需要纳入考虑，文章近期发表于《科学·进展》。 

　　文献来源：DeRepentigny P, Jahn A, Holland M M, et al. Enhanced simulated early 21st century Arctic sea ice loss due to CMIP6 biomass burning emissions[J]. Science Advances, 2022, 8(30): eabo2405. 

　　（七）大西洋海底沉积物中的海因里希层研究表明，海洋环流变化引发冰盖不稳定和融化 

　　海因里希冷事件是指气温下降，北极区域冰盖增厚，一大群冰山从冰盖脱落后漂流横穿北大西洋的自然现象。冰山漂流融化过程中，内部包含的侵蚀岩体沉入海底，形成特殊的大洋沉积层，其被称为海因里希层。在过去64万年里，地球经历了7次冰期，其中5次被证实发生过海因里希事件。海因里希事件中，冰山融化导致大量淡水注入北大西洋，可能改变海水密度，进而改变海洋环流模式，最终导致全球气候波动。尽管在过去几十年，海因里希事件对全球气候的影响已经得到充分研究，但期间冰山脱落的驱动机制仍存在争议。最近的一项研究中，科学家重构了海因里希层、大洋淡水融入和海洋环流变化之间的关系。研究者采集了北大西洋拉布拉多海的沉积物岩心，通过对沉积物和浮游生物微体化石的微量元素和同位素分析，发现在海因里希事件发生之前，大西洋经向翻转流已经减弱，在水深约150米处的海水温度和盐度相应地增加。这表明海洋环流的变化引发了冰盖的不稳定性，导致冰山脱落和融化。科学家推测，如果未来海洋环流继续减弱，可能会导致亚极地大西洋海洋内部变暖加速，促进冰盖从下方融化，最终导致冰山加速脱落，影响全球气候变化。该研究发表于《自然·通讯》。 

　　文章来源：Max L, Nürnberg D, Chiessi C M, et al. Subsurface ocean warming preceded Heinrich Events[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 1-8. 

　　（八）珊瑚骨骼钕同位素揭示，末次冰期太平洋翻转环流增强 

　　大洋环流对全球热量和碳的分配起着举足轻重的作用，而各个洋盆间的水团交换是全球大洋翻转环流（overturning circulation）的重要环节，全球某些关键洋流通道，如德雷克海峡、印度尼西亚海道、非洲南部海域、以及澳大利亚和新西兰之间的塔斯曼海峡等都是研究洋盆间水团交换的理想区域。伦敦帝国理工学院的研究人员基于中层水深（1460~1689 米）冷水珊瑚骨骼中的钕（Nd）同位素，重建了末次冰期（1~7万年前）塔斯曼海峡南部的洋流演化史。研究结果显示，Nd同位素值在末次冰盛期（LGM）和北大西洋海因里希冷事件（HS 1）之间，逐渐向更具放射性的方向发展。这指示此海域出现了一个放射性水团，其特征与南大洋水团显著不同。研究者将这一结果归因为末次冰盛期太平洋翻转环流增强，导致更深的太平洋水团（包括北太平洋中层水）从塔斯曼海穿过，最终促进了深海碳储存增加。这一研究对于完善当前气候模型、认识海洋环流格局及深海碳储库具有重要意义，文章近期发表于《自然·通讯》。 

　　文献来源：Struve T, Wilson D J, Hines S K V, et al. A deep Tasman outflow of Pacific waters during the last glacial period[J]. Nature Communications, 2022, 13. 

广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）