【信息】海洋科技动态

　　（一）美国太空总署（NASA）计划建立4D地球视图，开创地球科学新时代

　　NASA成立于1958年，50多年来一直从事太空探索任务，同时通过卫星收集地球陆地圈、水圈、冰冻圈和大气圈的变化数据，提供给公众和科研机构，促进了地球科学的发展。9月9日，NASA发布新的宣传片，宣告地球科学的新时代已经来临，表示将在未来几年内发射一组最先进的卫星，组成地球系统天文台，以前所未有的方式创建全方位4D地球视图（三维空间+时间维度）。通过地球系统天文台和地球信息中心相结合，NASA为各国决策者提供适应和应对气候变化所需要的资讯，为下一代更好地保护我们的星球。

　　（二）英国国家海洋学中心（NOC）应用人工智能，预测全年北极海冰厚度变化

　　全球变暖导致北极冰层持续融化，北极航道逐步拓展，在过去10年里，进入北极的船只数量增加了25%，尤其在巴伦支海和斯瓦尔巴群岛附近海域，夏季航运活动更加频繁。海冰会对船舶构成威胁，了解和预测海冰的厚度和位置，不仅可以降低北极航运风险，也可以更准确地预测未来气候变化。过去，卫星遥感可以测量冰层厚度，但无法区分正在融化的海冰和海水，因此这项技术只在冬天全部结冰时有效应用。为解决此问题，NOC和挪威北极大学的研究人员通过人工智能卷积神经网络法和人工智能技术（AI）来分辨海冰和海水，可以有效提高测量精度，进而实现全年的海冰观测和预报。此外，研究人员还开发一个新的卫星传感器模型，可提高对未来气候变化的长期预测能力。

　　（三）英国国家海洋学中心（NOC）使用AUV监测海洋环境，确保废弃油田设施安全拆除

　　目前，全球有数千个海洋石油和天然气开采设施的使用年限临近而需要拆除，其中有近500个位于英国海域。为确保不会影响海洋生态系统，拆除工作需要进行环境评估和后续监测。NOC所属的海底机器人实验室（AutoSub）通过海洋基础设施生态自动化评估项目（AT-SEA），开发自动化技术，试验使用远程Boaty McBoatface型AUV进行报废油田调查工作。试验过程中，AUV将从海岸出发，到达北海北部的两个废旧油田，收集海水、污染物和生物数据，同时监测海水中的碳氢化合物含量，并拍摄海底图像，大约10天后自行返回。AUV可以自动拼接拍摄图片，制作海底地图，指示海底构造和海洋生物。AUV还将前往已有气体泄漏的海域，测试它是否能及时发现泄漏点。AUV返回后，研究团队将对获取的数据与使用常规船舶收集的数据比较，评估其可靠性。NOC研发人员表示，这项技术有可能改变未来海洋调查的方式，提高海洋环境信息的数量和质量，降低调查成本和风险，减少对环境的影响。

　　（四）美国两机构为“海洋国家纪念碑”资助260万美元，加强海洋保护区管理

　　东夏威夷群岛的帕帕哈纳姆科凯亚（Papahānaumokuākea）“海洋国家纪念碑”是美国于2006年设立的海洋保护区（MPA），总面积约58万平方公里，是世界上最大的MPA之一，也是联合国教科文组织世界遗产。此MPA包括夏威夷群岛西北部的一组偏远岛屿、珊瑚礁和环礁，是数千种鱼类和野生动物的家园，生活着许多受威胁和濒临灭绝的物种。近日，美国国家鱼类和野生动物基金会（NFWF）、国家海洋和大气管理局（NOAA）宣布共同提供260万美元，支持“海洋国家纪念碑”的管理与保护。海洋垃圾是威胁MPA生态环境的重要问题之一，这一资助将部分用于垃圾的清理与相关研究，进而净化珊瑚礁的生长环境，保护濒危动物，并探索未来保护该区域的新方法。此外，有害藻华是威胁MPA的另一个重要因素，因此，部分所获资助还将用于研究入侵物种及其传播方式，以协助管理者制定正确的应对措施。

　　（五）德国“太阳号”调查船（SONNE）启航北美西海岸，调查卡斯卡迪亚断层出行

　　东北太平洋的卡斯卡迪亚俯冲带是地震高发区，威胁到美国俄亥俄州、华盛顿州、加拿大温哥华岛等沿海人口稠密区，潜在危害极大，但科学家对其地震起源区仍知之甚少。9月13日，德国SONNE号调查船从温哥华起航，前往卡斯卡迪亚断层所在海域，以获取俯冲带地震发生的精确信息。此次调查通过收集各种地震数据，测量断层岩石导电率，绘制地震相关海底变形地图，从而分析板块边界的温度变化和相关流体过程，计算地震将如何影响海底和地表形变，圈定发震-传播区（破裂带）范围，最终预测未来卡斯卡迪亚空间地震的发生概率和方式。此外，8位海洋哺乳动物观察员将随船考察，通过密集监测确保科考工作与动物活动区保持距离，以保护海洋哺乳类动物的家园。

　　（六）科学家采用新设备测量北冰洋海冰下方湍流，发现海冰厚度和风速是湍流的主要影响因素

　　海洋湍流在混合海水以及输送养分、热量和溶解气体方面起着关键作用，精确测量湍流对于理解海洋动力学非常重要。海洋湍流的成因有多方面，包括风、洋流、海水加热和冷却循环等。在北冰洋，漂移的海冰和下方洋流之间的各种海洋因素差异是产生湍流的主要原因，然而，传统设备无法准确测量冰下湍流。2020年，在国际北极气候研究多学科漂流观测站 (MOSAiC) 航次中，挪威卑尔根大学研究人员搭乘“极星”号破冰船，使用了一种可以下潜到冰下80米水深处的新仪器，测量其垂直路径中的湍流。该航次在北冰洋共进行了167次湍流测量，涵盖了海冰覆盖和漂移的季节性变化，以及海面风速的变化。研究发现，不同区域的湍流因海冰厚度、天气条件、深度差别而有着显著的差异。在较厚的浮冰下，湍流向海冰界面方向的流动更强烈，强度则随着深度的增加而减少。在强风的影响下，强烈的湍流会延伸到冰层以下20米深处。在北极中部的开阔水域，湍流要比在薄冰覆盖下的湍流更强烈。本次研究成果有助于加深对北极海冰动力学的理解，该研究近期发表于《地球物理研究杂志：海洋》。

　　文献来源：Wang Z, Singh S C, Prigent C, et al. Deep hydration and lithospheric thinning at oceanic transform plate boundaries[J]. Nature Geoscience, 2022: 1-6.

　　（七）南极横贯山脉的冰川演化史研究表明，早新生代暖室期南极已有山地冰川发育

　　新生代（约65Ma前）以来地球气候经历了巨大的变化，从晚白垩世的“暖室期”过渡到晚新生代的“冰室期”，尤其在始新世-渐新世之交（约34Ma）全球气候急剧变冷，南极冰盖发育并迅速扩张。鉴于南极冰盖在调控全球气候及全球海平面变化上的关键作用，其发育及演化历史一直是地球科学研究的热点。英国曼彻斯特城市大学的研究人员基于冰川平衡线高度估算数据，分析了南极横贯山脉中山地冰川的首次形成时间及其演化过程。研究表明，在晚古新世（约60Ma—56Ma）和中始新世（约48Ma—40Ma）期间，南极横贯山脉可能已存在山地冰川，晚始新世（约40Ma—34Ma）阶段普遍发育暖型冰川，并在渐新世（约34Ma—23Ma）开始减少，此后主要由冷型冰川占主导。此外，在中新世气候适宜期（约15Ma）也存在暖型冰川，此后转变为冷型冰川。这一研究证实了早新生代“暖室期”南极洲已经存在早期冰川作用，有效解决了长久以来南极冰川发育起始时间的不确定性。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.

　　（八）应用数学模型探讨南极冰盖的融化行为，发现基础解冻影响巨大

　　数学模型是研究南极冰盖融化行为的重要手段，科学家针对冰盖的几何形状、断裂分布及表面融化过程来预测冰盖的损失速度，从而预测海平面的上升效应。然而，以往的研究忽略了冰盖的基础解冻行为，即冰盖与陆地交界处的冰从冰冻向融化转化的过程及影响。美国斯坦福大学科学家根据冰盖在其下方陆地滑动引起的摩擦系数变化，模拟了南极洲基础解冻行为。模拟结果显示，与南极洲西部冰盖相比，（目前被认为）相对稳定的南极洲东部冰盖对基础解冻更为敏感，一旦东南极洲盆地冰盖发生快速基础解冻，将迅速形成巨大的不稳定冰川，极大影响海平面上升速度。未来，科学家计划对南极关键区域的冰盖—陆地之间接触带进行温度测量、模拟变化等分析，以进一步确定冰盖基础解冻的热过程。该文章近期发表于《自然·通讯》。

　　文章来源：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.

　　（九）红树林生态系统可储碳5000年，需要加强保护

　　红树林可以在大多数植物难以生存的沿海咸水域生长，是十分独特且重要的沿海生态系统。目前，人们对于红树林生态系统的生物地球化学行为了解不足。近期，美国加州大学的研究人员对墨西哥下加利福尼亚半岛海岸的红树林进行吸收和释放碳、氮等元素的过程研究。研究发现，红树林下方泥炭由淹没的沉积物和部分腐烂的有机物组成，泥炭层可延伸到海水线下方约3米。因海水阻隔，很少有氧气能够进入泥炭层，所以分解碳化合物的真菌类难以生存。虽然泥炭层中细菌种类繁多，但它们分解碳的效率很低。因此，尽管红树林生态系统中的微生物作用强烈，但碳化合物并未被迅速分解。通过泥炭沉积物年龄测试，科学家估算碳在红树林生态系统中可储存约5000年。一旦这个生态系统被破坏，其中的碳将会迅速释放进入大气层，因而需要加强红树林保护。该研究近期发表于《海洋生态进展系列》。

　　文献来源：Halldórsson S A, Marshall E W, Caracciolo A, et al. Rapid shifting of a deep magmatic source at Fagradalsfjall volcano, Iceland[J]. Nature, 2022: 1-6.

广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）