【信息】海洋科技动态

　　美国国家海洋和大气管理局（NOAA）和澳大利亚地球科学局（GA）、澳大利亚联邦科学与工业组织（CAS-CSIRO）签署协议，共同推进太平洋的勘探及测绘工作，这也是NOAA及“联合国海洋科学促进可持续发展十年”（简称“海洋十年”）的优先事项之一。“海洋十年”旨在于汇集来自世界各地的利益相关者，合作改善海洋环境并利用科学促进海洋的可持续发展和保护。此次合作也参与到日本财团和全球海陆数据库（GEBCO）共同领导的海底地形测量项目，合作领域包括交换海洋测绘和勘探信息，确定技术差距及探索联合开展科考的可能性。这一合作将有助于国际科学资源、科研人员、技术数据、产品及知识的共享，加速推动太平洋区域的勘探工作。

　　（二）飞机与卫星相配合，英国南极调查局进行南极海冰遥感测绘作业

　　英国南极调查局（BAS）罗瑟拉科考站在南极威德尔海上空开展了飞行测绘作业，通过收集海冰数据校准卫星的测量精度。目前，欧洲航空局CryoSat-2卫星和美国宇航局ICESat-2卫星分别运行基于雷达和激光的高度计系统，二者各具技术优势，可综合互补进行南极和南大洋海冰监测。早前，欧空局已实现这两颗卫星同轨运行。本次测绘作业区域位于两颗海冰卫星下方，使用的DASH-7飞机专门配备了与卫星同款的测量传感器，可获取比卫星测量更精确的海冰数据，以开发和改进海冰厚度测量算法，为未来单独使用卫星监测海冰变化奠定基础。此外，先进的测量算法还将用于重新处理过去所获取的卫星数据，从而建立南极和南大洋海冰变化时间序列。

　　（三）荷兰拟建造新型科考船，应用于极地冰缘海域研究

　　荷兰皇家海洋研究所（NIOZ）与荷兰研究理事会（NWO）及西班牙Astilleros Armon造船公司在特赛尔签署合同，拟建造一艘新型、现代化的远洋科考船，将取代已服役35年的RV Pelagia号科考船。该新船名为RV Anna Weber-van Bosse，以荷兰一位女性海洋生物学家命名，配备更大的实验室、住宿空间及更现代化的设备。新船总长80 米，宽17米，总吨位3481，最多可搭乘16名船员及30名科学家，将成为荷兰最大的科考船。新船考虑以甲醇作为动力燃料，可在极地海冰边缘海域工作，重点研究全球变暖背景下海冰融化及气候环境效应。

　　（四）挪威政府支持开发海上充电技术，实现海上风电场和船舶零排放运营

　　近期，Maritime CleanTech公司及其合作伙伴获得挪威政府一份390万美元合同，以开发海上充电技术，促进海上风电场和船舶零排放运营。该项目名为“海洋充电站”（Ocean Charger），将于2023年启动，为期三年，包括测试和验证海上充电技术，并促成该项技术商业化。“充电站”运行时，以电池为动力的船舶可定期连接到海上风电场电网充电，以提高清洁能源的使用效率，实现风电场与工作船舶的无排放运营。

　　（五）澳大利亚学者成功试验冷冻和储存珊瑚幼虫新方法，有助于维护物种多样性

　　尽管珊瑚礁仅占全球海底面积的0.2%，但却是25%的海洋物种栖息地、地球上生产力最高的生态系统之一。珊瑚礁非常容易受到温度变化和环境污染的影响，在过去的7年里，澳大利亚大堡礁就遭受了4次白化事件。澳大利亚学者成功试验了一种高效冷冻和储存珊瑚幼虫的新方法，有助于保护珊瑚的物种多样性，对水产养殖等方面也有帮助。该项技术由美国明尼苏达大学研发，使用一种轻质的“冷冻网”将珊瑚幼虫长期储存在-196℃环境中，解冻后可将其复活，且成本低廉。近期，澳大利亚海洋科学研究所的学者使用此技术成功地将从珊瑚礁中收集的珊瑚幼虫冷冻并储存。

　　（六）深海燧石记录证实35亿年来地球持续变冷，海水含氧量不断上升

　　燧石（chert）是海水和硅质生物残骸混合形成的沉积岩，在远洋海底广泛分布，因其沉积速率十分缓慢而记录了海水环境的长期变化过程。从35亿年前至今，燧石氧同位素比值（18O/16O）升高了约15‰，一种观点认为这是海水持续冷却的结果，另一种观点认为海水中18O持续增加是主因。德国哥廷根大学和德国地球科学研究中心学者对出露于中国东南部5.5亿年前的沉积燧石层进行了研究，通过测定燧石氧同位素比值变化和建立二氧化硅成岩模型，提出燧石成因的新观点。新观点认为，地球不断冷却是燧石氧同位素比值变化和海水中18O持续增加的关键影响因素。受地球内部热量消散影响，燧石氧同位素比值升高了5‰~10‰，同时海水中18O也受到这一过程的影响而升高。该研究较为合理地解释了燧石氧同位素持续升高之谜，成果近期发表于《PNAS》（美国国家科学院院刊）。

　　文献来源：Tatzel M, Frings P J, Oelze M, et al. Chert oxygen isotope ratios are driven by Earth's thermal evolution[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022, 119(51): e2213076119.

　　（七）高分辨率沉积记录揭示，4万年以来印太暖池降水具有时空分布差异性

　　印度-太平洋暖池（印太暖池）是全球水温最高的海域，它不仅是全球热量与水汽的主要源区，更是气候系统中海-气相互作用的核心区域。学者基于位于印太暖池中沉积岩心的矿物学及地球化学分析，重建了4万年以来区域降水演化过程，时间分辨率高达80年。研究表明，研究区降水强度的变化与印太暖池大气深对流的强度密切相关，降水量的分布具有显著的空间差异性。西太平洋的降水主要由类ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）系统控制，而印度洋的降水则主要由热带辐合带的纬向运动所驱动。该研究首次发现了印太暖池降水的时空分布差异，为建立区域高分辨率降水和大气深对流模型提供理论基础。相关成果近期发表于《Geophysical Research Letters》（地球物理研究通讯）。

　　文献来源：Yu Z, Tang X, Colin C, et al. Millennial‐scale precipitation variability in the Indo‐Pacific region over the last 40 kyr[J]. Geophysical Research Letters, e2022GL101646.

　　（八）孔隙水地球化学分析表明，甲烷厌氧氧化过程对碳循环重建有潜在影响

　　海底甲烷渗漏产生冷泉，是海底沉积物向海水释放甲烷的过程，直接影响海水和大气的甲烷浓度，对全球碳循环有重要作用。冲绳海槽的甲烷渗漏非常普遍，有学者利用位于冲绳海槽西侧大陆坡的岩心沉积物，基于其孔隙水地球化学特征探讨了现代甲烷渗漏及硫酸盐驱动的甲烷厌氧氧化（SD-AOM）过程，发现岩心位置的硫酸盐-甲烷界面（SMI）深度为11.56米，甲烷扩散通量约63 mmol/m2 /yr。研究还表明，甲烷渗漏不仅直接参与现代西太平洋的碳循环过程，相随发生的甲烷厌氧氧化过程还影响到与生物生产力及底层水氧化还原条件相关的元素含量。该研究强调，冲绳海槽的甲烷渗漏及相关的生物地球化学过程对典型古海洋学研究指标有潜在影响，在进行区域碳循环重建时，应优先评估甲烷厌氧氧化过程的影响以获得更可靠结果。相关研究近期发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》（古地理学，古气候学，古生态学）。

　　文献来源：Miao X, Liu X, Li Q, et al. Porewater geochemistry indicates methane seepage in the Okinawa Trough and its implications for the carbon cycle of the subtropical West Pacific[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2022, 607: 111266.

　　（九）深渊海沟是有机碳堆积和封存重要场所，物质坡移可增加有机质埋藏率

　　深渊海沟的水深大于6000 米，仅占全球海底面积的1%，却是深海有机质沉积中心。南丹麦大学学者利用放射性核素及有机碳分析方法，研究阿塔卡马海沟、库里尔-堪察加海沟、凯马德克海沟和马里亚纳海沟等4个深渊的有机碳堆积过程，发现海沟沉积物一般由连续沉积层和不连续沉积层组成，后者通常与地震引发的物质坡移有关。研究还发现过去150年中，因海沟系统中发生较多的物质坡移事件，加强了沉积物堆积作用，导致有机碳堆积速率比之前增加了4倍。该研究表明物质坡移事件在深渊海沟系统的有机碳堆积及碳封存方面有重要作用，对全球碳循环研究具有启示意义。相关研究近期发表于《Journal of Geophysical Research-Biogeosciences》（地球物理学研究杂志-生物地球科学）。

　　文献来源：Oguri K, Masqué P, Zabel M, et al. Sediment accumulation and carbon burial in four hadal trench systems[J]. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 2022, 127(10): e2022JG006814.

　　（十）赤道大西洋慢速扩张洋中脊的洋壳增生受岩浆活动主导，均匀增生

　　洋壳沿大洋中脊的离散型板块边界连续生成，大约覆盖了地球表面60%。洋中脊的洋壳增生过程与洋中脊扩张速率密切相关。在快速扩张的洋中脊，席状地幔上涌形成相对均匀的地壳；而在慢速扩张的洋中脊，洋壳厚度在沿脊方向上有着较大变化，中心段相对较厚，这可能是由于地幔柱上涌或熔融体转移至中心段所造成。法国巴黎大学学者应用从赤道大西洋区域采集的OBS数据，建立了平行于大西洋中脊的速度结构模型，发现在沿着洋中脊方向以转换断层分隔的5个区域，地壳厚度几乎均匀（~5.5km），年龄80~70Ma之间。此外，研究区的洋壳主要由岩浆活动生成，少数由构造作用生成。研究认为，这种由岩浆活动主导的均匀增生模式主要是由此区域的转换断层发生大幅度偏移促进了席状地幔上涌、地幔原始熔融体中存在高浓度挥发物质共同作用形成。相关研究成果发表于《Nature Communications》（自然·通讯）。

　　文献来源：Wang, Z., Singh, S.C. Seismic evidence for uniform crustal accretion along slow-spreading ridges in the equatorial Atlantic Ocean. Nat Commun 13, 7809 (2022).

　　广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）