【信息】海洋科技动态

　　英国南极调查局（BAS）11月17日讯，英国极地调查船“大卫·阿滕伯勒爵士”号（Sir David Attenborough）计划于11月22日从英格兰东部的哈里奇港起航前往南极，为英国5个南极科考站补给物资，并调查西南极冰盖的融化情况，了解气候变化对全球海平面上升和海洋生物多样性的影响。这是该船在今年6月完成南极首航后，第二次前往南极，预计在12月25日前到达南极半岛的罗瑟拉科考站，航次总时长约6个月。“大卫·阿滕伯勒爵士”号是目前世界上最先进的极地调查船之一，2020年入列，由BAS运营，船长129米，排水量15,000吨，破冰能力PC4级。该船配备多种专业设施和多个科学实验室，可搭载无人深潜器，以在极端环境下对海底、海流、海冰和大气开展多学科研究。

　　（二）印度新能源和可再生能源部发布海上风电招标草案

　　国际海洋风电网11月17日讯，印度新能源和可再生能源部（MNRE）启动海上风电招标，邀请开发商对泰米尔纳德邦附近海域的5个子区块进行风电安装项目投标，这些子区块离岸10~39公里，水深20~50米。今年6月，MNRE宣布将在2022—2023财年开始，连续3年，每年招标4GW海上风电装机容量。印度作为全球经济发展最快的发展中国家之一，长期面临严重的电力短缺。在2008年印度政府颁布的《应对气候变化国家行动计划》中，宣布将发展可再生能源作为应对气候变化的目标之一，并开发海上风电潜能。据评估，印度古吉拉特邦和泰米尔纳德邦附近海区是海上风能潜力最大的区域，最大装机容量分别为35GW和36GW。此外，印度政府也推出海上风电项目规则草案，承诺采取措施防止相关工程对海洋环境造成破坏。印度政府期望开发绿色海洋能源，为实现该国的“2070年碳中和目标”做出贡献，促进海洋经济发展。

　　（三）英国Aquaterra Energy公司推出新CO₂管理平台，用于长期监测海底碳捕获和储存站点

　　海洋新闻与技术网11月15日讯，Aquaterra Energy公司近期推出了一个新的CO₂管理平台，可对海底碳捕获和储存（CCS）站点进行长期、不间断监测。该平台以太阳能或波浪能自行供电，在CCS站点附近安装浅钻光纤阵列，配备溶解CO₂传感器，可检测和比较海水中溶解气体的百分比，并结合当前海水流速、流向及其他节点的定位，以确定CO₂泄露位置和程度，数据通过卫星传回岸上进行分析和验证。此外，平台可以自动跟踪CCS注入点的海床地下CO₂羽流，将羽流在地层中的迁移、储存过程与预期结果进行比较，如果出现偏差即可主动采取措施，减少或停止CO₂注入。Aquaterra Energy公司是总部位于伦敦的海洋能源服务商，可为海洋石油、天然气和风能开发、海洋碳减排提供工程产品和服务。

　　（四）德国首艘甲醇动力调查船交付，将有效减少海洋调查碳排放

　　贝尔德海事网11月14日讯，德国阿尔弗雷德韦格纳研究所（AWI）接收了一艘以甲醇为动力的新型调查船UTHÖRN号，将取代自1982年以来一直服役的同名船只。新UTHÖRN号总长35米，宽9米，最大吃水深度为2.2米，排水量443吨，最大航速10节，续航能力1200海里，可乘载25名船员和研究人员。新UTHÖRN号的最大特征是配备了以甲醇为燃料的推进系统，可减少CO2排放，是德国第一艘由甲醇提供动力的船舶。UTHÖRN号设置干性和湿性实验室，可配备拖网、海水采样器、多波束回声测深仪，船尾安装有转向节吊臂起重机和坡道，以释放和回收测量设备。UTHÖRN号主要用于德国湾一带的浅海作业，预计每年出海时间超过280天。AWI是德国亥姆霍兹联合会研究中心的成员之一，聚焦于南北极和中高纬度海区研究。

　　（五）马尔代夫珊瑚礁系统首次完成科学调查，“猎鹰”号ROV发挥重要作用

　　海洋新闻与技术网11月16日讯，英国Nekton基金会与马尔代夫海洋研究所合作，利用“猎鹰”号ROV等设备对马尔代夫珊瑚礁生态系统进行科学调查。马尔代夫处于环珊瑚礁岛屿上，平均海拔仅1.5米，是全球地势最低的国家之一。此次调查水深从浅水到1000米，旨在建立更加广阔的新海洋保护区，加强珊瑚礁恢复力，以保护岛礁免受风暴和不稳定气候破坏。“猎鹰”号ROV分别在前方和下方配备了两组摄像机，可以对海底进行立体视频拍摄。截至目前，科学家已识别了生活在此海域的107种鱼类和130种其他生物，如珊瑚、海绵和海龟，也记录到了大面积的珊瑚白化现象。“猎鹰”号ROV是瑞典萨博海之眼公司（SAAB SEA-EYE）公司生产的一款便携式ROV，其最大工作深度300米，三维尺寸为1米×0.5米×0.6米，空气重量60千克，有效负载14千克，可在强海流条件下稳定工作。海之眼是萨博旗下子公司，目前共推出11款不同型号的海底机器人，为此次调查捐赠了“猎鹰”号ROV、载人深潜器和其他技术服务系统。

　　（六）运用高清晰度面波各向异性层析成像方法，揭示青藏高原东北缘及其邻区地壳形变机制

　　青藏高原的隆升机制一直存在争议，其东北缘的地壳形变记录了高原的发育过程，是研究高原隆升、向外扩展及其与周缘块体相互作用的关键区域。研究团队利用在青藏高原东北缘及其周边地区采集到的地震数据，运用背景噪音互相关层析成像方法，获得了该地区的高分辨率三维S波速度结构模型和地壳径向各向异性分布。研究结果表明，松潘-甘孜地块和祁连造山带的径向各向异性存在明显差异，代表了两种不同的变形机制，意味着两个地块可能处于高原发育的不同阶段。在高原发育的早期阶段，祁连造山带的地壳形变以纯剪切增厚模式为主，而在高原发育后期，松潘-甘孜地块的地壳变形以地壳流模式为主。研究人员强调，祁连造山带东北缘的地壳径向各向异性存在明显的极性反转分界，推测该分界可能为现今青藏高原东北源的扩张边界。该方法也可应用于海底OBS台阵，探讨海底地壳形变模式。相关研究成果近期发表于《Geophysical Research Letters》（《地球物理研究通讯》）。

　　文章来源：Li. S., et al. (2022). Imaging the northeastern crustal boundary of the Tibetan Plateau with radial anisotropy. Geophysical Research Letters, Accepted.

　　（七）钼（Mo）同位素组成揭示在俯冲带不同深度，发生不同类型的壳幔相互作用

　　俯冲带是大洋岩石圈发生俯冲消减，进入软流圈地幔的场所，也是地球物质循环的重要组成。在俯冲板片向地球深处俯冲的过程中，会在不同深度发生不同类型的交代作用，在弧前深度（<60~80千米）以含水溶液交代为主，在弧下深度（80~160千米）和弧后深度（>200千米）以含水熔体交代为主。当俯冲板片与地幔楔在壳幔界面附近发生交代作用时，会使地幔楔的化学成分发生变化，产生不同类型的岩浆作用。通过确定岩浆岩的化学组成，研究人员可以研究俯冲板片在不同深度的壳幔相互作用，从而揭示俯冲带的结构。研究团队对华北东部克拉通中生代和新生代镁铁质岩浆岩进行研究，分析这两种岩浆岩中钼（Mo）同位素的组成。研究发现，俯冲板片在弧下和弧后深度析出的熔融体中的钼同位素组成存在差异。中生代的镁铁质岩浆岩具有类似岛弧玄武岩（IAB）的地球化学特征，Mo同位素组成重于正常地幔，表明它们来自弧下深度的小地幔楔；新生代的镁铁质岩浆岩具有类似洋岛玄武岩（OIB）的地球化学特征，Mo同位素组成轻于正常地幔，表明它们来自弧后深度的大地幔楔。研究人员将锶-钕（Sr-Nd）同位素联合图解与Mo同位素研究相结合，也进一步验证了中生代和新生代镁铁质火成岩的地幔来源在不同深度经历了不同类型的交代作用。该研究强调，俯冲板片中的Mo元素主要存在于金红石矿物中，金红石在弧下深度可以稳定存在，但是在弧后深度会分解，这是造成不同深度熔融体中Mo同位素组成出现差异的重要原因。本成果为研究俯冲带不同深度的壳幔相互作用提供了有效方法，有助于加深对俯冲带结构的理解，相关研究成果发表于《Geology》（《地质学》）。

　　文章来源：Fang, W., et al. (2022). Molybdenum isotopes in mafic igneous rocks record slab-mantle interactions from subarc to postarc depths. Geology.

　　（八）利用氡同位素作为示踪剂，定位深海铁锰结核，并评估资源量

　　深海铁锰结核资源极具开发价值，但受限于勘探技术和资金，其全球资源潜力仍未查明。近期，学者整合“地球化学海洋剖面研究计划”（GEOSECS）的全球观测数据，提出了利用大洋底部海水氡同位素来确定海底铁锰结核丰度的新方法。研究发现，大洋底层ex²²²Rn通量（或ex²²²Rn活度）与海底铁锰结核出现的概率呈线性关系，具体表现为，当ex²²²Rn通量大于10⁷ dpm/m²/yr（dpm，放射性活度单位），或底层水ex²²²Rn活度大于2000 dpm/m³时，该海区出现铁锰结核的概率大于80%，且海底覆盖率大于25%。此研究不仅扩展了氡同位素示踪海洋学过程的应用领域，更为定位深海铁锰结核资源并评估其资源量提供了一种快捷且经济的潜在新手段。相关研究近期发表于《Geophysical Research Letters》（《地球物理研究通讯》）。

　　文献来源：Guo, X., et al. (2022). Exploration of deep ocean ferromanganese nodule fields using radon as a tracer. Geophysical Research Letters, 49.22: e2022GL100726.

　　（九）41万年以来地球斜率变化是热带辐合带纬向移动的主要驱动机制

　　地球斜率是地球自转轴的倾斜程度，是地球轨道参数之一，具有4万年的变化周期，其角度变化能够调节地球上太阳辐射量的纬向分布，进而影响全球大气环流。热带辐合带（ITCZ）是南、北半球信风气流的辐合地带，作为全球最强降雨带，其纬向移动控制着不同纬度间的降雨量。目前，地质历史时期地球斜率变化对ITCZ纬向移动的影响仍然缺乏认识。近期，学者基于IODP 363航次在澳大利亚西北大陆边缘U1483站位获取的岩心沉积物，重建了过去41万年以来ITCZ南缘的降雨记录。结合已发表的北半球亚热带地区降水记录，研究人员发现过去41万年以来ITCZ的纬向迁移与地球斜率的变化具有密切联系，即ITCZ的移动受地球斜率变化驱动。研究提出，地球斜率的高/低能够影响南半球副热带峰线的极向/纬向迁移，进而造成非洲南部厄加勒斯流泄露量的增大/减少，这进一步导致大西洋翻转流的增强/减弱，调控了北大西洋海冰覆盖的减少/增加，最终导致ITCZ向北/南移动。该研究强调了高-低纬度不同过程耦合对于全球大气环流的显著影响，相关研究近期发表于《Geophysical Research Letters》（《地球物理研究通讯》）。

　　文献来源：Hochmuth, K., et al. (2022). Southern Ocean biogenic blooms freezing-in Oligocene colder climates. Nature Communications, 13(1), 1-10.

　　（十）末次冰消期南大洋深层水碳储库重新配置，可能导致大气CO₂增加

　　南大洋是重要碳汇区，其深层水环流在全球碳循环中发挥着重要作用，因此地质历史时期南大洋碳收支对于认识大气CO₂变化过程具有关键意义。已有研究表明，末次冰消期时，智利沿岸的上升流可能导致了此前末次盛冰期（LGM）时储存在南大洋深部的CO₂释放到大气中，然而迄今为止仍然缺乏南大洋碳储库变化的直接证据。近期，日本海洋-地球科技研究所（AMSTEC）的研究人员开发了一种X射线微型计算机断层扫描（XMCT）方法，可以估算沉积物中浮游有孔虫壳体的溶解程度，并以此作为古海水碳酸根离子浓度（[CO₃^2-]）的替代指标。该研究基于智利南部边缘和南大洋一系列钻孔沉积记录，重建了的古海水[CO₃^2-]变化过程，并推断了LGM至冰消期阶段（22~10 ka）绕极深层水的碳储库变化。结果表明，在早冰消期（15~19 ka），一方面是上升流增强导致深层水CO₂释放到大气系统，另一方面是富碳的南大洋深层水向大西洋输送增加，两者共同作用使得南大洋的碳储量显著降低。该研究强调了南大洋深层水动态重新配置对调控末次冰期海洋碳储量变化，及此后冰消期海洋向大气释放CO₂过程的重要性，相关研究近期发表于《Nature Communications》（《自然·通讯》）。

　　文献来源：Iwasaki, S., et al. (2022). Evidence for late glacial oceanic carbon redistribution and discharge from the Pacific Southern Ocean. Nature Communications.

　　广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）