【信息】海洋科技动态

　　近期，美国海岸警卫队“极星”号（Polar Star）重型破冰船从澳大利亚霍巴特港启航，穿越南大洋前往南极洲美国麦克默多科考站。早前，“极星”号于11月16日从母港西雅图出发执行该船第26次南极航行任务，途径夏威夷、悉尼和霍巴特，属于美国“深度冻结行动2023”（Operation Deep Freeze 2023）的一部分。

　　美国在南极洲设有6个科考站。“深度冻结行动”始于1955年，定期向南极运输人员、医疗设备、燃料和物资。“深度冻结行动2023”从2022年8月开始陆续将科学家、后勤人员、军事人员及物资等运往南极麦克默多科考站。进入冬季后，美国军事海运司令部一艘邮轮、一艘特许集装箱船及USCG“极星”号重型破冰船共同执行跨冰区航运任务。

　　“极星”号于1976年入列，长121.6米，总吨位13500，是美国唯一可执行南极和北极两区航运任务的重型破冰船。

　　（二）加拿大向联合国大陆架委员会提交北冰洋划界案附录材料，与俄罗斯主张区域重叠增大

　　联合国大陆架界限委员会（CLCS）于近期提交北冰洋划界案附录材料，把其主张的北冰洋大陆架面积在原来基础上增加了120万平方公里，CLCS将根据议事规则对材料进行审议后提出划界建议。加拿大于2003年批准《联合国海洋法公约》，2019年5月向CLCS提交北冰洋大陆架划界案，本次提交的附录材料扩大了外部界限，与俄罗斯主张的区域大幅重叠。俄罗斯于2001年提交北冰洋大陆架划界案，2015年又提交附加案，其主张的大陆架外部界限延伸至加拿大的北冰洋专属经济区。

　　加拿大此次补充的附录材料是在俄罗斯和西方之间关系高度紧张的背景下提出的，备受瞩目。自2022年3月俄乌战争爆发以来，北极理事会中7个西方国家暂停参与理事会工作，之后又表示将俄罗斯排除在理事会以外。但加拿大相关部门表示，在准备附录材料过程中，两国对北冰洋大陆架划界重叠问题进行了交流。

　　（三）欧盟“面向2030”海上可再生能源综合发电项目进展顺利，已制定最终储能方案

　　欧盟“面向2030”海上可再生能源项目近期公示其最终储能方案的订单，将订购一批1.2MW/1.5MWh的锂离子电池作为其海洋能源管理阵列的一部分。该项目于2021年启动，受欧盟“地平线2020”（Horizon 2020）创新研究计划资助，由苏格兰Orbital海洋能公司领导，将在欧洲海洋能源中心（EMEC）的海上试验场示建设一个包含浮式潮汐能发电、风力发电、电网输出、电能储存和绿色制氢的综合能源系统，目前已完成2MW潮汐能涡轮机安装工作。

　　“地平线2020”是欧盟的研究和创新框架计划，总投资800亿欧元。

　　（四）日本首个商业化大型海上风电场投入使用，总发电量140兆瓦

　　日本于近期启动其首个商业化运营的大型海上风电项目，成为该国向可再生能源转型的重要里程碑。该项目包括两个海上风电场，分别位于日本东北地区的能代港和秋田港。项目计划共安装33台4.2兆瓦风力涡轮机，总发电量约140兆瓦，预计可为15万户家庭供电。目前，日本约25%的电力来自可再生能源。在2022年5月的G7峰会上，日本承诺到2022年底前结束对海外化石燃料项目的公共融资，大力发展海上风电，至2030年海上风电装机容量为10吉瓦，2040年达到45吉瓦。

　　（五）美国科学家提议建造海洋上空水蒸气收集装置，可缓解沿海城市的淡水需求压力

　　近期，美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员提议建造可收集海洋上空水蒸气的新装置，以解决全球淡水资源缺乏的问题。海洋上空的水蒸气是一种潜在的淡水资源，但目前尚未被开发利用。研究人员针对全球14个淡水短缺地区的情况，评估利用新装置冷凝海洋上空水蒸气并收集淡水的可行性，提议在离岸几公里处建造长约210米、高约100米的装置，收集水蒸气后输送至岸上冷凝成液体。此装置的工作原理与自然界水循环类似，以可再生能源为动力，模拟雨水的运输、凝结和收集过程。据估算，此装置建成后每年可以生产376亿~783亿升淡水，满足约50万人的用水需求。

　　（六）英国政府拨款4500万英镑，用于3艘科考船的维护和设备升级

　　近期，英国工业和海事部宣布拨款4500万英镑（约合3.7亿人民币），在未来5年对“大卫·阿滕伯勒爵士”号、“发现”号和“詹姆斯·库克”号等三艘科考船进行维护和设备升级。“大卫·阿滕伯勒爵士”号于2021年入列，由英国南极调查局（BAS）运营，是目前世界上最先进的极地科考船之一，早前已于2022年11月20日前往南极洲进行为期6个月的科考。“发现”号于2013年入列，而“詹姆斯·库克”号于2006年入列，两船均由英国国家海洋学中心（NOC）运营。英国近年无新科考船建造计划，这项投资将确保英国现有科考船队处于先进水平，以支持对海洋和极地地区进行创新性科学研究。

　　（七）通过地壳结构剖面分析，量化东北大西洋共轭陆缘伸展历史，重建区域板块运动模型

　　东北大西洋共轭陆缘是晚古生代至早新生代多阶段张裂的结果。陆缘结构受地壳伸展、岩浆活动和亚岩石圈过程控制，想要重建破裂前的陆缘结构，就要对这些控制因素进行量化。挪威奥斯陆大学的研究团队基于东北大西洋的8组共轭陆缘地壳结构剖面，从地壳结构和沉积记录中提取出了拉伸因子、张裂期次和深部结构性质等关键参数，最终成功量化了东北大西洋共轭陆缘破裂前的伸展过程。研究表明，共轭陆缘破裂前的伸展量为181~390公里，平均270~295公里，这与盆地演化模型所得结果相似。研究人员进一步估算了格陵兰-挪威共轭陆缘3个主要张裂阶段中每个阶段的地壳伸展量，结果表明中二叠纪-早三叠纪张裂阶段的伸展量占比为32%，中侏罗纪-中白垩纪阶段的占比为41%，晚白垩纪-古新世阶段的占比为27%。该研究建立了自中二叠纪以来东北大西洋板块运动的模型，为未来建立更精细模型、准确还原区域的古地理和构造历史奠定基础。相关成果发表于《Tectonics》（大地构造学）。

　　文献来源：Abdelmalak M.Mansour et al., Quantification and restoration of the pre-drift extension across the NE Atlantic conjugate

　　（八）氮同位素证据还原4.6万年以来白令海峡淹没历史，陆桥开始于3.57万年前

　　距今约2.65万~1.9万年前的末次冰盛期，海平面比现今低约120米，冰盖覆盖北美大片地区，从西伯利亚延伸到阿拉斯加的白令海峡陆桥广泛出露，可能形成了进入北美的陆上通道，促成大型动物群以及古人类大规模迁徙至北美。此后，冰川融化，海平面上升，白令海峡在距今约1.3万~1.1万前再次被海水淹没。虽然末次冰盛期以来的全球海平面变化得到了广泛研究，但白令海峡陆桥的出现时间及相关海平面变化尚未被确定。太平洋侧海水流过白令海峡进入北冰洋会引起北冰洋侧有机质氮同位素变化，这一变化可能保存在北冰洋沉积物中。借助这一原理，美国普林斯顿大学的学者测量了北冰洋西部3个沉积岩心中有孔虫内的有机质氮同位素（δ15N），识别出与白令海峡海水流入量相关的氮同位素特征，最终通过建模追溯到4.6万年以来海水流通历史。结果显示，距今4.6万~3.57万年前白令海峡都处于海水淹没状态，3.57万年前白令海峡陆桥开始出现，大型动物群和古人类可以通过陆路向北美迁徙。研究人员进一步计算表明，末次冰盛期全球的峰值冰量有一半形成于4.6万年以后，指示全球气候在4.6万年至末次冰盛期之间经历了急剧变冷的过程。该研究填补了白令海峡2.65万年以前的淹没和出露历史，有助于重新估算古人类抵达美洲的时间，近期发表于《PNAS》（美国国家科学院院报）。

　　文献来源：Farmer, Jesse R. et al, The Bering Strait was flooded 10,000 years before the Last Glacial Maximum, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). https://dx.doi.org/10.1073/pnas.2206742119.

　　（九）微塑料在未受干扰的海洋沉积物中保存完好，难以随时间推移而降解

　　微塑料（MP）是指直径小于5毫米的塑料碎片。据估算，每年约有800万吨塑料进入海洋，对海洋生态环境造成严重威胁。然而，海洋沉积物中的微塑料污染历史，尤其是微塑料在沉积过程中的埋藏速率及降解过程仍然缺乏相关研究。西班牙巴塞罗那自治大学的学者基于地中海西北部5个未受干扰的沉积岩心，通过古海洋学分析方法并结合计算机成像技术，重建了高分辨率的微塑料污染历史及其降解过程。研究表明，1965~2016年间，沉积物中的微塑料颗粒通量增加了2倍，其通量变化与全球塑料产量的增加同步。此外，研究发现微塑料的颗粒大小与聚乙烯塑料的风化程度成正比，更小的颗粒对应更高的风化程度，但二者之间因果关系尚不明确。该研究强调，微塑料颗粒一旦沉降进入海底沉积物中，在缺乏诸如剥蚀、氧化等再活化条件下，不会进一步降解。该研究近期发表于《Environmental Science & Technology》（环境科学与技术）。

　　文献来源：Simon-Sánchez L, Grelaud M, Lorenz C, et al. Can a Sediment Core Reveal the Plastic Age? Microplastic Preservation in a Coastal Sedimentary Record[J]. Environmental Science & Technology, 2022.

　　（十）德雷克海峡的打开与扩大，可能是导致渐新世南极洲边缘保持低温的重要因素

　　已有的古海水表面温度（SST）记录显示，渐新世南半球高纬度海域异常温暖，然而另有证据表明南极洲此时发育大型冰盖，指示寒冷气候条件，两种相互矛盾的证据使科学家不能准确理解南极区域气候演化历史及其驱动机制。荷兰乌特勒支大学的学者基于南大洋塔斯曼海ODP 1168钻孔沉积物记录的古海水温度指标（TEX86），结合已发表数据，重建了渐新世澳大利亚-南极之间海表温度的纬向梯度变化。研究发现，此阶段南大洋大体表现为温带气候条件（20~29℃），澳大利亚与南极间的纬向温度梯度约6~8℃。约26 Ma开始，纬向温度梯度逐渐加大，这与南极洲边缘逐渐降温有关。研究认为，南极冰量长期波动和大气二氧化碳浓度降低不是造成南极洲边缘降温的主要因素，构造运动下位于南极和南美之间的德雷克海峡的打开与扩张，很可能加强了南极绕极流，在南极洲周围形成了强有力的温度屏障，成为南极洲与周边大陆之间的热隔离，最终导致南大洋与南极洲边缘温度变化不一致。相关成果发表于《Nature Communications-Earth & Environment》（自然通讯-地球与环境）。

　　文献来源：Hoem F S, Sauermilch I, Aleksinski A K, et al. Strength and variability of the Oligocene Southern Ocean surface temperature gradient[J]. Communications Earth & Environment, 2022, 3(1): 1-8.

　　广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）