（一）2022年汤加海底火山喷发形成1个新岛屿，面积已达3.48万平方米
汤加群岛由170多个岛屿组成，分布着世界上最密集的海底火山群。其中，名为Home Reef的海底火山位于汤加群岛中部的汤加—凯尔马德茨俯冲带，板块碰撞使其成为地球上最活跃的火山弧之一。今年9月10日，Home Reef开始喷出岩浆和气体，在短短11个小时内就形成了1座新岛屿。汤加地质局估算，至9月19日，该岛屿海拔已达15米，南北距离为210米，东西距离为217米，总面积达3.48万平方米，主要由火山灰和浮石组成。尽管此火山还在持续喷发，但预计不会对附近的居民造成影响。已有记录表明，汤加海域此前曾有4次火山喷发形成了新岛屿，但3个岛屿最终都被海流侵蚀而分解，只有2014年形成的岛屿保存至今。因而，这座新岛屿是否能长期保存还有待进一步观测。
（二）英国国家海洋学中心（NOC）开发新方法，以监测气候变化对沿海上升流的影响
西印度洋、非洲东岸的索马里海流是一种上升流系统，由于季节性的季风逆转，其方向每年都会改变。每年6月—9月，季风将寒冷、营养丰富的深海水带到表面，提高了海洋上层和表层的营养浓度，使之成为世界上生产力最高的海洋生态系统之一，渔业资源丰富。在西印度洋区域，100多万人从事渔业相关工作，因此，该地区在经济稳定、粮食安全和社会凝聚力方面都高度依赖海洋。然而，近年来由于气候变化和自然生态系统变化，该区域渔业产量急剧减少，对社会造成灾难性的影响。为帮助西印度洋沿海渔业形成适当的管理基础，NOC科学家使用机器学习系统，自动检测索马里沿海上升流，研究气候变化对上升流的影响，预测鱼类生产力可能达到最高水平的时间。这些信息有助于当地政府管理部门形成总体渔业战略，提高作业效率，维持一个可持续发展的海洋生态系统。
（三）“摩纳哥探索计划”将在西印度洋实施首个航次，旨在加强海洋保护
为响应联合国“海洋科学促进可持续发展十年（2021年—2030年）”，摩纳哥公国设立一个致力于海洋可持续发展和保护的平台——“摩纳哥探索计划”。该计划的第一个任务是今年10月—11月利用破冰船S.A. Agulhas II号在西印度洋留尼旺岛、毛里求斯和塞舌尔之间海域进行科学考察。此次科考任务侧重于满足塞舌尔和毛里求斯政府的需求，包括珊瑚保护、大型动物保护、海洋保护区及新技术探索四大主题。S.A. Agulhas II号于10月3日离开其母港南非开普敦，共约100人登船作业，包括科学家、学生、电影制片人、摄影师、潜水员、艺术家等。S.A. Agulhas II号破冰船隶属于南非环境事务部（DEA），长134米，主要为南非在南极的考察站供应物资及海洋科学研究。
（四）美国麻省理工学院开发一种无电池的无线水下摄像机，将极大提高海底原位观测效率
传统的水下摄像机通常由水面研究船供电或定期充电，时间成本很高，而目前长周期、大范围的海底摄像探索仍为一项艰巨的挑战。近期，麻省理工学院的研究人员开发了一种无需电池的无线水下摄像机，其能源效率比传统摄像机高约10万倍，且在黑暗的水下环境也能拍摄彩色照片，还能通过无线传输图像数据，极大改善了海底观测效率。该摄像机可以将声波在水中传播的机械能转化为电能，为其成像和通信设备提供动力。由于不需要外接电源，摄像机可以在水下连续运行数周，实现在偏远的海域探索新物种、捕捉海洋污染图像、监测水产养殖场鱼类的健康和生长情况等目标。此外，这项技术可以帮助科学家建立更准确的气候模型，更好地了解气候变化如何影响海底过程。
（五）悬浮式自主水下机器人（HAUV）在德国北海风电场试验成功，将大幅降低作业成本
今年9月，由新加坡BeeX公司设计和制造的ikanbilis号HAUV交付德国Nordsee One公司，在德国北海风电场试验成功。HAUV具有人工智能驱动的自动引擎，可在完成各种水下检查任务后自行返回。试验过程中，开发团队使用HAUV在无人操作的情况下检查风电桩的基础设施，包括外加电流阴极保护系统（ICCP）和电缆保护系统（CPS）。HAUV通过人工智能学习，自动适应潮汐、洋流和能见度的变化，可在悬停状态下工作，自主选择最安全和最有效的方式完成任务。通过系统集成的云平台，岸上人员可以实时获取发电设备信息，而传统的分析报告通常需要等待数周时间。这款HAUV的投入使用可以优化海上风电设备的周期性水下检查工作流程，减少相关设备投入和人力成本，提高产能和安全性。
（六）南极古温度记录揭示，晚渐新世南极冰量变化主要由气候变化和构造运动双重驱动
新生代（约65百万年）以来南极冰盖的演化被认为主要由地球轨道参数变动调控太阳辐射的长期变化所驱动，但有观点认为南极洲的构造演变可能也发挥了关键作用。近期，新西兰惠灵顿维多利亚大学南极研究中心的研究人员基于古菌的细胞膜膜脂（GDGT），重建了新生代罗斯海和威尔克斯岛近海上层海洋温度演化，表明新生代以来海洋温度、大气二氧化碳和氧同位素的变化趋势基本同步。然而，这一关系在约25百万年前（晚渐新世）并不明显，尽管有孔虫氧同位素记录显示全球变暖，而本研究记录显示高纬度地区发生了降温，但南极冰盖却发生了退缩。研究人员认为，该阶段大地构造下沉及冰川侵蚀导致了相对温暖的水体入侵，可能阻止了西南极冰盖的增长。此外，当海洋温度在渐新世—中新世过渡期进一步变冷时，南极冰盖才发生了扩张，此时地球轨道参数配置下太阳辐射较低，且大气二氧化碳含量很低。这一研究结果支持大气二氧化碳的阈值效应假说，即当大气二氧化碳低于某一阈值时，南极的海冰增长，当高于这一阈值时，海洋变暖则导致南极冰盖的退缩。该文章近期发表于《自然·通讯》。
文献来源：Duncan B, McKay R, Levy R, et al. Climatic and tectonic drivers of late Oligocene Antarctic ice volume[J]. Nature Geoscience, 2022: 1-7.
（七）全新世气候变化记录在不同纬度存在差异，揭示了气候强迫的非均一性响应
过去2万年以来，全球气候经历了从寒冷的盛冰期向温暖的全新世（约1万年以来）的重大转变，农业社会及人类文明起源发展也进入到关键时期。目前关于全新世的气候变化过程存在两种观点：一种是古气候记录重建显示，早中全新大暖期（距今约9000年—7000年）期间升温，此后全球变冷；另一种是气候模拟表明，全新世期间全球持续升温。因此，全新世以来的气候变化的复杂性及机制仍然是地球科学界的热点问题，也被称之为“全新世温度谜题”。近期，法国艾克斯-马赛大学的科研人员集成了全新世全球古温度记录，探讨了全新世大暖期在全球的时间-空间差异性。分析结果表明，北半球中—高纬度地区的陆地记录显示在距今约8000年—4000年期间显著升温，而同一纬度的海洋记录显示升温出现在更早的11000年—7000年期间，热带地区则没有出现明显的温度异常。此研究表明全新世大暖期在全球并非同步发生，强调了全球不同区域对气候强迫的非均一响应。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）广角反射地震数据揭示新西兰地区太平洋俯冲板块的岩石圈—软流圈边界构造
岩石圈在软流圈上运动阻力的大小是影响板块运动的关键因素，通过地震方法研究岩石圈—软流圈边界(LAB)的力学性质是地震学面临的一个长期挑战。近期，新西兰惠灵顿维多利亚大学的研究人员基于在新西兰近海采集的广角反射地震数据发现LAB比以前认为的更加复杂。在此区域，LAB距地表约70公里深，厚10公里~12公里，由上而下可分为两层：第一层为岩石圈底部约3公里厚的地层，纵波方位各向异性为14%~17%，速度较快的方位角与绝对板块运动方向几乎平行，这意味着由熔融体累积造成了局部应变。第二层在纵波速度较低的9公里厚地层中，上方7公里的纵横波波速比（Vp/Vs）大于2.8，而下方2公里的波速比为1.8~2.6。较高的波速比值表明该地层可能包含3%~ 20%的熔融体，岩石圈和软流圈保持相同运动状态的程度降低，这有利于减少板块运动的阻力，使岩石圈可以在软流圈上运动。该文章近期发表于《科学·进展》。
文章来源：Herath P, Stern T A, Savage M K, et al. Wide-angle seismic reflections reveal a lithosphere-asthenosphere boundary zone in the subducting Pacific Plate, New Zealand[J]. Science Advances, 2022, 8(38): eabn5697.
（九）汤加海底火山爆发产生大气压力脉冲，引发全球性海啸
大规模海底火山爆发除了直接形成海啸外，还产生压力脉冲在大气中传播，并多次贯穿全球。当脉冲扫过海洋时，推动海洋表面生成波浪，引发全球性海啸。2022年1月，汤加海底火山大爆发，创造了21世纪最大规模的火山爆发记录，引发巨大灾难。美国南加州大学的研究人员收集了该火山爆发时海洋、大气和空间记录数据，分析发现，火山爆形成了一个90米深、8千米宽的火山口，海洋水腔塌陷引起的近场海啸以402公里时速向汤加群岛移动，10分钟后就淹没了海拔18米高的陆地，摧毁了海岸家园。与此同时，火山爆发辐射出的初始强激波产生大气脉冲，在环绕地球几圈后与起始气压脉冲耦合而加强，导致了远场全球性海啸。近场海啸受海水腔源强烈控制，远场海啸则由气压脉冲控制，持续时间更长久。远离火山爆发点的一些港口仅仅因为高出海平面几十厘米而得以幸免，但这意味着随海平面持续上升，未来再次发生类似事件时，海啸对海岸基础设施的影响将呈阶梯式增长。综合分析这一事件的各种因素，可预见海底火山对全球沿海灾害有着广泛的影响，大气脉冲也是目前被忽视的全球性海啸来源。该文章近期发表于《自然》。
文献来源：Lynett P, McCann M, Zhou Z, et al. Diverse tsunamigenesis triggered by the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption[J]. Nature, 2022, 609(7928): 728-733.
广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）
京公网安备 11010202007433号