【信息】海洋科技动态

　　（一）国际科考队完成北极调查，关注海底永久冻土变化

　　永久冻土是全年保持冻结状态的地面，全球变暖使陆上永久冻土的变化问题备受关注，但科学家对海底永久冻土却了解甚少。自2010年起，加拿大多次在北冰洋更新世永久冻土的残存位置进行测量，发现其中一些永久冻土已经完全融化，形成巨大的海底天坑，成为地球上变化最快的区域地貌之一，值得深入研究。

　　8月21日至9月17日，由韩国极地研究所、加拿大地质调查局、美国蒙特利湾水族馆研究所等机构组成的国际科考队搭乘韩国Araon号极地破冰船赴北极波弗特海调查，旨在了解海底永久冻土层的变化。蒙特利湾水族馆研究所提供了两艘AUV以测量海底地形，提供1艘小型ROV以在重点海区收集水样、沉积物和生物标本，记录海底影像，获取精细海底信息。韩国Araon号极地破冰船隶属于韩国极地研究所，2009年入列，长109.5米，总吨位6950，最多可容纳60名科学家，主要服务于韩国南北极科考。

　　（二）德国一公司开发智能海洋测量平台，可实时传送水下传感器数据

　　德国政府最近通过新的海上风能法案，规划到2030年海上风电装机容量达到30吉瓦以上，因此各能源公司都加紧海上风电项目建设。海洋水文测量是海上风电建设中最困难和最耗时的步骤之一，通常需要用硬盘将长时间测量数据带回岸上分析，数周后才有结果。为提高数据测量和处理效率，位于德国基尔的TrueOcean公司应用高速云技术，研发海洋水文测量数据平台（MDP），可自动进行数据采集和处理，降低成本。技术人员通过该平台可以实时访问水下传感器的数据，缩短数据处理时间；通过标准化参数自动分析，可以获取更高质量的处理结果。

　　（三）新西兰加紧建造新调查船，预计2024年入列

　　近日，新西兰水文气象研究所（NIWA）宣布其新调查船由西班牙一家船厂建造，预计2024年建成交付。新船将具有更高的燃油效率，续航时间35天，最大航程6500海里，设计使用寿命40年，可搭乘6名船员和13名科学家，建成后将取代同名旧船，主要用于渔业管理、气候变化相关的海洋学研究、生物多样性调查和海洋灾害管理。

　　NIWA是新西兰主要的海洋调查机构，目前拥有3艘主力调查船（Tangaroa、Kaharoa、Ikatere），以及30多艘长度小于7.5米的小型调查船，在南太平洋和南大洋区域十分活跃。Tangaroa号是NIWA旗舰调查船，1991年入列，船长70米，总吨位2291，可容纳40人，是新西兰唯一具备冰区作业能力和装配了动力定位系统的调查船。Kaharoa号于1981年入役，船长28米，可容纳5名船员和5名科学家，主要用于新西兰专属经济区的海洋物理、生物、生态和地质调查，尤其偏重鱼类调查，目前已达使用寿命。Ikatere号于2009年入列，船长13.9米，仅适合浅水区工作。

　　（四）Metals公司计划在CC区开展商业采矿，遭到部分太平洋岛国反对

　　深海海底蕴藏着丰富的多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物矿藏，可用于大规模储能电池制造，以满足全球向清洁能源转型的需求。近半个世纪以来，多个机构针对深海采矿可能引起的环境问题开展一系列调查和研究，引起国际社会的高度关注。近期，深海采矿公司Metals Company获准在太平洋测试其采矿设备，计划于今年年底在东太平洋克拉里昂-克利伯顿海域（CC区）采集大约3600吨多金属结核。这一举措遭到一些太平洋岛国的反对，担忧对海洋环境造成不可逆转的影响。国际自然保护联盟（IUCN）曾表示，没有做好环保措施的深海采矿可能对海底造成巨大干扰，威胁生态系统结构，甚至导致某些物种灭绝。今年，《海洋政策》期刊发布了一份由653名海洋科学和政策专家签署的请愿书，呼吁在查明采矿作业对海底环境的影响之前，暂停太平洋深海采矿计划。

　　（五）海底探险公司推出“泰坦尼克”号旅游项目，每人付费25万美元，2023年出行

　　OceanGate Expeditions是一家注册于巴哈马的海底探险公司，近期推出“泰坦尼克”号沉船实地观光服务，目前接受2023年预定。该服务价格为每人25万美元，为期10天，其中8天在海上，服务包括必要的培训和下潜。游客将乘坐“北极地平线”号深潜支援船出发，再搭乘“泰坦”号深潜器潜入2500米深海底，近距离在“泰坦尼克”号残骸周边观测和拍摄，观光时长3~5小时。此公司于2021年和2022年成功进入大西洋海底，用8K相机拍摄了“泰坦尼克”号细节。“泰坦”号载人深潜器是他们与NASA合作研发的大型深潜器，也是世界上唯一一艘能同时搭乘5人下潜到4000米水深的深潜器，拥有巨大的视窗，海底观察视野良好。除了“泰坦尼克”号探险外，该公司还计划推出其他海底沉船、热液喷口、深海峡谷、深海极端生物等探险与观光服务，推动深海旅游业的发展。

　　（六）应用海底地震仪（OBS）数据，揭示大洋转换板块边界的深层水化作用和岩石圈减薄机制

　　岩石圈板块之间的横向运动会产生转换断层，从而引发大规模地震。随着板块的持续运动，大洋转换断层会逐渐远离活跃的转换边界，形成覆盖于海底的断裂带。巴黎城市大学的研究人员运用部署在大西洋罗曼奇（Romanche）转换断层上方的海底地震仪（OBS）数据，研究其深部结构，发现了一个延伸至海平面以下约60公里的低速异常区域。三维热模型分析显示，在此低速异常区域，海水通过断层进入地壳深部，使深至16公里的地幔广泛蛇纹石化，覆盖在深至32公里的水化糜棱岩剪切带上。而32公里以下的区域被认为是低速、水化的熔融带，使岩石圈和软流圈的边界抬升，进而导致转换断层处的岩石圈大幅减薄。转换断层处存在减薄的岩石圈，可以解释在同一区域观测到火山活动、地壳增厚和转换扩张中心的原因，也意味着在洋脊轴部下方可能会发生水致熔融体和高温熔融体两者的迁移和混合过程。相关研究成果近期表于《自然·地球科学》。

　　文献来源：Wang, Z., Singh, S.C., Prigent, C. et al. Deep hydration and lithospheric thinning at oceanic transform plate boundaries. Nat. Geosci. 15, 741–746 (2022).

　　（七）全新世中期，泛北极地区河流入海热量增加，加速北极海冰消融

　　当前全球变暖，北极海冰急剧减少，叠加冰雪-反照率的正反馈机制，进一步加速气温上升。地质历史时期，北极曾经有典型的温暖阶段，如全新世中期（7.5-4.0 ka）是距今最近的一次暖期，研究彼时海冰变化机制，对于预测未来北极海冰的变化具有重要的借鉴意义。前人研究表明，北极海冰退缩可能与极地外的热能输入有关，但对河流入海释放热能对于海冰损失的贡献仍然知之甚少。近期，我国科学家基于东西伯利亚北极陆架的冰筏碎屑（IRD）记录，并结合已发表的古气候记录和观测数据，探讨了全新世中期北极海冰的演化与俄罗斯泛北极河流热能释放之间的关系。研究表明，在全新世中期，每年初夏（6—7月）由于日照量较高，导致了俄罗斯泛北极地区河流入海释放的热量增加，加剧海冰消融。这一研究强调了泛北极河流的热能释放对于调控北极海冰消融的重要作用，尤其在当前全球变暖背景下，这一过程显著加速了夏季北极海冰的损失。该文章近期发表于《自然·通讯》。

　　文章来源：Dong J, Shi X F, Guo X, et al. Enhanced Arctic sea ice melting controlled by larger heat discharge of mid-Holocene rivers [J]. Nature Communications. 2022, 13:5368.

　　（八）最新北极蛤化石记录揭示，北大西洋在小冰期前已到气候变化“临界点”

　　小冰期（Little Ice Age，公元1400—1850年）是指发生在中世纪气候异常期（MCA）之后的全球降温事件，该事件记录在北半球最为显著，尤其是北大西洋。古气候记录显示，从上一个暖期到小冰期（LIA）的过渡，是人为因素导致全球变暖前的最后一次重大自然气候转折，对于理解千年时间尺度的气候系统自然变率及机制具有重要意义。传统观点认为，大规模火山喷发产生冷夏，有利于冰盖增长，向南输送的浮冰通过削弱亚极地环流进一步促进全球降温，最终导致小冰期发生。近期，英国埃克塞特大学的研究人员利用在冰岛北部陆架获得的北极蛤化石，进行生长纹宽度和地球化学分析，以此探讨小冰期前后海洋系统对外部变化的响应。结果表明，在小冰期发生前的暖期，北大西洋的气候系统已经失稳，且丧失了复原能力，进而导致气候状态突然发生转变。这一研究强调，在当前全球变暖趋势下，北大西洋的洋流系统可能再次面临发生转折的风险，从而导致欧洲地区的气候发生重大转变。该文章近期发表于《自然·通讯》。

　　文章来源：Arellano-Nava B, Halloran P R, Boulton C A, et al. Destabilisation of the Subpolar North Atlantic prior to the Little Ice Age[J]. Nature communications, 2022, 13(1): 1-8.

　　（九）沉积物汞异常记录了大火成岩省活动，与全球海洋缺氧事件同期发生

　　大型火成岩省（LIP）的形成通常与地幔羽流上涌相关，导致大量深部碳排放进入海洋-大气系统，进而引发气候和环境条件的重大变化。早侏罗世的托阿尔期大洋缺氧事件（T-OAE，约1.83亿年前）是过去5亿年以来地球最显著的一次碳循环扰动，前人研究认为可能与南非-南极附近的卡鲁-费拉尔大型火成岩省形成相关（此时非洲南部与南极洲仍然相连），然而关于地幔羽流对此火成岩省岩浆作用开始时间的影响仍然不甚明晰。英国牛津大学的科学家重建全球板块运动模型，并结合T-OAE事件前后的沉积物中汞元素浓度记录，证明卡鲁-费拉尔大型火成岩省的形成和T-OAE事件之间有密切联系，认为大型火成岩省的开始时间和持续时间受板块运动减少所主导，且与板块运动方向的逆转有关。该研究强调板块运动是大型火成岩省形成与消亡的根本原因，它连接了地球内部和表面环境，进一步影响了岩浆活动及全球气候扰动。该研究近期发表于《科学·进展》。

　　文献来源：Ruhl M, Hesselbo S P, Jenkyns H C, et al. Reduced plate motion controlled timing of Early Jurassic Karoo-Ferrar large igneous province volcanism[J]. Science Advances, 2022, 8(36): eabo0866.

　　（十）观测冰岛现代火山活动，发现深层岩浆的移动模式

　　冰岛被大西洋洋中脊穿过，火山活动频繁。2020年，冰岛Fagradalsfjall地区开始出现强烈地震活动，2021年2月发生了5.7级地震并于3月19日岩浆到达地表，出现多个喷口，形成裂谷型火山。同年4月27日以后，火山喷发加剧，形成熔浆喷泉。由于此火山地表熔岩流动极慢，大风也将有毒气体吹走，适合近距离观察和采样，因此吸引了大批科学家和游客到此考察观光。 

　　冰岛大学的科学家持续分析了此火山熔岩和火山灰的地球化学组成及气体排放，还原了火山内部结构和运行情况。分析显示，在几个月的时间内，火山成分变异很大，最初几周喷发“枯竭”型岩浆，这些岩浆长期储蓄在距地表约16公里深处；2021年4月之后，喷发 “富集”型岩浆，这种新类型岩浆的化学成分更加统一，镁元素和二氧化碳含量高，来自更深的地层；5月以后，岩浆成分变得更“富集”，推测来自莫霍面附近的岩浆储存区。该火山的喷发过程使科学家能够近距离观测岩浆在短时间尺度下的运行模式，研究成果近期发表于《自然》。

　　文献来源：Maclennan J, Oppenheimer C, Halldorsson S, et al. Rapid shifting of a deep magmatic source at Fagradalsfjall volcano, Iceland[J]. 2022.

广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）