【信息】海洋科技动态

　　（一）英国国家海洋中心（NOC）调查船起航，研究海底峡谷的生态系统

　　8月8日，英国国家海洋中心（NOC）“詹姆斯·库克”号调查船（RRS James Cook）启航，赴爱尔兰西南部的惠特海底峡谷（Whittard Canyon）进行海洋生态系统调查。惠特海底峡谷是大西洋重要的海洋保护区，是科学家了解沿海海域、大陆架及深远海生态系统相互作用的关键海域。本航次目标为：1. 利用6500米级ROV收集海底生物、地质和海水化学样品，并计划通过网络现场直播其工作过程；2. 利用船尾部署的连续浮游生物记录仪（CPR），在航行过程中全程记录生物信息、采集浮游生物样品；3. 利用自动盒式采样仪（RoCSI）在航行过程中每隔1小时自动采集海水样本，并传送至eDNA（环境DNA）实验室，实验人员将分析浮游生物在海水中留下的DNA痕迹；4. 使用NOC目前最先进的Autosub 5号AUV进行海底地形精细测量。

　　本航次属于NOC领导的CLASS项目，参与方包括苏格兰海洋科学协会、普利茅斯海洋实验室、海洋生物协会和海洋哺乳动物研究会等机构。该项目为期6年（2018—2024），目的是探索海洋对气候的调节作用，评估气候变化和人类加剧开发对海洋的影响。

　　（二）俄罗斯科考船穿越波罗的海，重点调查海洋生态环境

　　6月28日至7月12日，俄罗斯Akademik Ioffe号调查船历时15天，完成了穿越波罗的海的科考航次。该航次航程2275海里，经过俄罗斯、芬兰和瑞典海域，采集了117个站点的海水、底部沉积物和生物样本共3000多个。航次目的是监测整个波罗的海的生态系统和环境状况，重点关注缺氧区和硫化氢污染区，评估海水富营养化程度。俄罗斯每年都会开展一次穿越波罗的海的科考航行，并将其作为培养青年人才的重要课堂。参加2021年航次的56名科考队员中，本科生、研究生及青年学者共34名；而本年度航次的68名科考队员中，年龄在35岁以下者共40人。Akademik Ioffe号调查船隶属于俄罗斯科学院希尔绍夫海洋研究所，该船建于1988年，长111米，排水量6600吨，可容纳117人（含科学家），本航次为其第61次科考航行。

　　（三）土耳其钻井船在地中海进行天然气勘探，遭海上邻国反对

　　2021年11月，土耳其新购得钻探船“阿卜杜勒哈米德·汉”号（Abdulhamid Han）。此前，土耳其已拥有3艘钻探船，分别为“征服者”号（Fatih）、“坚决”号（Yavuz）和“立法者”号（Kanuni）。8月9日，该船赴地中海执行其第一次任务，具体工作内容为天然气能源勘探。由于工作区域属于与塞浦路斯、希腊的争议水域，因而遭到两国反对。

　　这是2020年9月土耳其Yavuz号钻探船撤出争议水域以来，再次向东地中海争议海域派出钻探船。过去10年中，地中海陆续发现天然气，周边国家均加大了勘探力度，但也因此加剧了地区紧张局势。

　　（四）密西西比河径流量降低，墨西哥湾“死区”面积减少

　　“死区”也称缺氧区，是指海水含氧气极低的区域，大多数海洋生物无法在此生存。海水富营养化是“死区”的成因之一，来自河流或其它海域的大量营养物质刺激藻类迅速繁殖，随后，藻类在死亡、下沉和分解过程中，耗氧细菌会腐烂藻类并消耗氧气，由此造成底层海水氧气含量降低，导致多数物种被迫迁移。8月3日，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）发布报告，称今年墨西哥湾的“死区”面积约8482平方千米，低于近5年平均值的11085平方千米。科学家认为，导致今年“死区”面积减小的关键因素是密西西比河流夏季径流量低于往年平均水平。较小的径流量导致输入海湾的营养物质减少，降低了墨西哥湾上层海水的富营养化程度，使得表层海水中溶解氧更容易扩散到海底。

　　今年的墨西哥湾海洋生态调查工作由来自美国路易斯安那州立大学和路易斯安那大学海洋联盟（LUMCON）的研究人员负责，并于七月底搭载“鹈鹕”号调查船（R/V Pelican）完成。“鹈鹕”号调查船全长35米，有4个实验室，可搭乘14名科学家出海3周。该次调查工作中采集的数据将用于测评墨西哥湾“死区”进展情况，目标是至2035年实现“死区”面积5年平均值小于4920平方千米。

　　今年六月，美国环保署宣布在未来5年内拨款6000万美元，用于改善墨西哥湾和密西西比河流域的水质问题。对“死区”的年度调查可为政府制定减少海洋缺氧区的政策提供科学依据，减轻对沿海资源和经济的负面影响。

　　（五）挪威Argeo公司推出无人艇（USV），可支持海上风电场调查和检测

　　当前，海洋可再生能源发展已逐渐成为热点，海上风电行业正处在大规模发展的新时期，各相关企业对精确的海洋测绘需求也日益增长。近期，挪威Argeo公司推出多用途无人艇Argus号，可承担海上风电场的测绘和检查工作。Argus号器主要基于Maritime Robotics公司的Mariner X平台设计，船长9米，船体由聚乙烯材料制成，续航时间长达30天。该船配备了最先进的导航、监测、水文和地球物理调查设备，通过远程遥控应用于沿岸和近海地区（2~200米水深范围）精细的海底地形和浅地层剖面测量，获取高分辨率水深和地貌数据。与传统的载人调查船相比，Argus号减少了95%的碳足迹，未来的应用并不限于海上风电行业，在海洋石油和天然气勘探开发、深海采矿、海洋环境监测和海上基础设施检查等领域都具有较好的应用前景。

　　（六）大西洋缅因湾经历900年长期降温后，近100年来快速升温，或与大气温室气体浓度升高有关

　　缅因湾（Gulf of Maine）位于美国东海岸，为一个半封闭海域，是全球最重要的海洋生物栖息地之一。缅因湾近年来显著变暖，海水表层温度增速度（0.23℃/年）超过全球海洋平均水平，极端海洋热浪频繁出现，次表层海水持续升温，这对海洋生态系统和渔业造成严重威胁。美国伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）研究人员基于北极蛤壳体的地球化学组成（如氧、碳同位素记录），重建了公元1700—2000年间缅因湾水文变化的时间序列。结合气候模型分析，研究人员认为过去1000年来受火山作用及北大西洋动力学过程驱动，缅因湾气候长期处于变冷的趋势。但这一趋势在19世纪末期转变为快速升温，很可能与工业革命以来大气中温室气体浓度升高，以及北大西洋环流的变化密切相关。这一项研究揭示了缅因湾开始变暖的确切时间，并分析了导致变暖的最可能驱动机制，对于长期气候变化背景下区域渔业管理和海洋生态系统保护具有一定的科学指导意义。该文章近期发表于《通讯·地球与环境》。

　　文章来源：Whitney N M, Wanamaker A D, Ummenhofer C C, et al. Rapid 20th century warming reverses 900-year cooling in the Gulf of Maine[J]. Communications Earth & Environment, 2022, 3(179).

　　（七）海洋表面微生物群落不会随微塑料进入深海，对深海环境的干扰有限

　　自20世纪50年代开始，塑料的产量和消耗量呈指数式增长，每年有数百万吨塑料垃圾进入海洋，对海洋生态环境造成严重影响。已有研究表明，塑料除了在海洋表面随波逐流，一部分会沉入深海，扰乱深海生态环境。然而，微塑料颗粒是否能作为载体将其表面的微生物运输至深海，目前仍存在争议。荷兰皇家海洋研究所的科研人员首次对北太平亚热带环流带的不同深度微生物群落进行采样和DNA测序分析，发现海面漂浮塑料颗粒表面的微生物群落和深层海水微生物群落具有显著差异。这一结果表明，最初附着于塑料表面的微生物群落在下沉过程中，很快就被深层水微生物群落所取代，因此该海域的下沉塑料颗粒对于微生物的向深海运输作用十分有限。此外，研究人员在不同深度层的塑料表面都发现了多种碳氢化合物降解细菌，这种细菌对于海洋塑料的降解作用有待进一步探讨。该文章近期发表于《海洋污染通报》。

　　文章来源：Vaksmaa A, Egger M, Lüke C, et al. Microbial communities on plastic particles in surface waters differ from subsurface waters of the North Pacific Subtropical Gyre[J]. Marine Pollution Bulletin, 2022, 182: 113949. 

　　（八）将昼夜光照变化纳入全球海洋模型，表明全日阳光周期性变化影响浮游植物分布

　　浮游植物是地球生命的重要基础，作为一种光合作用生物，太阳光照的昼夜变化很可能会影响着浮游生物的活动。然而，迄今为止所有的全球海洋生物地球化学模型均不包含昼夜光周期性变化，简单归类为全日24小时光照。美国伍兹霍尔市的海洋生物实验室和麻省理工学院科学家合作，首次将全日光照昼夜循环纳入考虑，建立全球新海洋模型，并与使用全日24小时光照的模型相比较。通过对两类浮游植物（营养物质捕获能力强/弱各一类）的观察表明，昼夜循环模式与海水营养物质浓度相关：在较低纬度地区（40°S~40°N），捕获营养物质能力较强的浮游植物（以硅藻为代表）数量更为丰富；而在高纬地区，昼夜循环模式对营养物质分布的影响较弱，季节性光照变化对其影响更强。研究认为，昼夜光周期变化模型对计算浮游植物的分布有重大影响，以往的模型精度停留在季节性光照变化上，已不能满足现在的研究精度需求，未来需要更多考虑昼夜周期因素来建立全球海洋宏观生态模式。该研究近期发表于《全球生态学和生物地理学》。

　　文章来源：Tsakalakis I, Follows M J, Dutkiewicz S, et al. Diel light cycles affect phytoplankton competition in the global ocean[J]. bioRxiv, 2021.

　　（九）海底地震仪（OBS）数据揭示马里亚纳海沟俯冲带断层结构，最深断层50公里

　　构造板块之间的俯冲带会在地表形成外部边缘隆起、中间地形深切的海沟。外部隆起是俯冲板片挤压和扭曲时在海沟外围形成的浅部构造，其中的外隆断层是海水进入俯冲带地幔的主要通道，在俯冲板片的水化作用（Hydration） 和俯冲过程中至关重要。但长期以来，由于缺乏近场观测，科学家无法识别俯冲带外隆断层的高分辨率结构。

　　2016年12月至2017年6月间，科学家在马里亚纳海沟最深点挑战者深渊（Challenger Deep）周围部署了12个海底地震仪（OBS）组成网络，获取了1975次地震的数据。研究人员基于机器学习软件EQTransformer对这些数据进行处理分析，使用建模软件Hypoinverse和HypoDD精确定位这些地震活动的位置，发现在海沟外部边缘隆起的不同区域，地震活动变化很大，并有一条延伸至50公里深的断层。研究结果表明马里亚纳海沟俯冲带最南端地幔的海水输入量远高于先前估计，也为俯冲带动力学研究提供了新见解，相关成果近期发表于《地球物理研究快报》。

　　文献来源：Chen H, Yang H, Zhu G, et al. Deep Outer‐Rise Faults in the Southern Mariana Subduction Zone Indicated by a Machine‐Learning‐Based High‐Resolution Earthquake Catalog[J]. Geophysical Research Letters, 2022, 49(12): e2022GL097779.

　　（十）创建地震伴随波形层析成像法，提高对地震震源和核试验监测的准确性

　　地震层析成像是一种检测地球深部地震属性的方法，可计算纵波和横波的速度，提供与板块构造过程相关的3D结构图像，以及构建代表地震波在地球复杂结构中传播的模型。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科学家们建立了一种新的伴随波形层析成像（AWT）模型，使用全3D传播模式来计算地震波对地球结构的敏感性，从而更精确地模拟地球深部结构和评估震源属性。科学家们使用该方法为美国西部地表下方400公里范围构建了新的3D地震结构模型，改善与实际观测地震记录的拟合效果，发现地震结构是由纵、横波速度和密度的3D变化构成的，水平极化波和垂直极化波的速度不同。这种新方法可以精确地模拟受地壳和上地幔结构强烈影响的短周期波形（20秒），更好地支持国际核试验监测，相关研究成果近期发表于《地球物理研究：固体地球》。

　　文献来源：A. Rodgers et al, WUS256: An Adjoint Waveform Tomography Model of the Crust and Upper Mantle of the Western United States for Improved Waveform Simulations, Journal of Geophysical Research: Solid Earth (2022).

　　广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）