【信息】海洋科技动态

　　由于运营成本高昂，美国国家科学基金会（NSF）将于2024年结束对“决心号”的资助，以集中资金支持海洋科学钻探领域的可持续发展项目。NSF表示，“决心号”的环境影响声明将于2028年到期，届时该船将无法使用，提前退役有利于加快后续替代平台的建造或租赁。美国得克萨斯农工大学作为“决心号”的运营管理机构，计划未来5年内逐步解散运营团队，但依旧负责管理和维护大洋岩心库。NSF将继续资助海洋科学钻探，鼓励使用其他钻探平台，并寻求新的国际合作模式。日本和欧洲已提出建立新的国际大洋钻探联盟以取代IODP，而美国将根据其价值、风险和成本决定未来是否加入。

　　目前，IODP共有“决心号”“地球号”“欧洲特定任务”等3个钻探平台，以及分别由美国得克萨斯农工大学、德国不来梅大学、日本高知岩心中心管理的3个岩心库。“决心”号已有45年船龄，由一艘石油钻探船于1985年改造后加入大洋钻探计划。“决心”号长143米，排水量9050吨，平均每年执行4次钻探任务，是目前IODP使用频率最高的平台。“欧洲特定任务平台”并无固定钻探平台，每个航次根据任务需求租用不同的船舶。“地球号”于2005年交付，由日本海洋科技中心运营。近年来，因为经费原因，后两者运营困难，很少执行海上钻探任务。

　　（二）联合国通过《公海生物多样性条约》，被认为是“巴黎协定”后最重要的国际多边环境协定

　　联合国近日公布消息称，经过近20年协商，联合国193个成员国在纽约总部达成《公海生物多样性条约》（公海条约）。缔约国共同承诺在2030年前将全球30%公海纳入海洋保护区，限制保护区的捕鱼量、航行和深海采矿等活动，以保护海洋生物多样性。该条约同意建立公海海洋保护区的法律机制，共享海洋资源，定期召开缔约国会议。《公海条约》是自“巴黎气候协定”以来最重要的全球多边环境协定，将在经过律师审查后，翻译成联合国6种官方语言正式签署通过。

　　公海为沿海国管辖海域以外区域，约占全球海洋面积60%，覆盖近一半地球表面，是90%海洋生物的家园。联合国自2004年起主持“国家管辖范围以外区域海洋生物多样性政府间会议（BBNJ）”，今年2月20日开启第五届会议续会。经过10余天艰苦谈判，各国终于达成一致意见，推动了这一历史性协议的诞生。

　　（三）美海军投资360万美元，支持水下关键技术研发

　　美国麻省大学达特茅斯分校（UmassD）最近公布消息称，该校与美国海军海底作战中心合作的“海洋和海底技术研究”（MUST）计划近期获得美海军360万美元资助，支持改进海底无人机传感器、波浪能转换系统、水下数据传输和检测系统等9个子项目。MUST计划开始于2020年，主要由美国海军资助，至今已获1670万美元经费，研究领域涵盖生物污染、声学传感器设计、液流电池技术、复合导体、储能、射频光子学、软机器人和仿生传感器开发等方面。UMassD是美国海军海底作战中心的第二大人才培养和输送平台。

　　（四）美国大学生研发3D打印AUV技术，大幅降低制造成本

　　美国技术简报网讯，加州大学圣地亚哥分校的大学生创业团队正在设计和制造一种3D打印的自主水下航行器（AUV），具有低成本、模块化特点和冰下调查能力。该团队成立于2017年，成员多为在读大学生，通过实践学以致用，致力于研发新技术，近期已在斯克里普斯海洋学研究所完成了一次AUV水池测试，目前正开发第四代全尺寸原型机。团队计划在今年依次完成这种新型AUV的水池测试、近岸测试和海试，然后前往北极进行冰下试验。团队的最终目标是将AUV制造成本压缩到每个3000美元以下，使其广泛应用于海洋环境变化方面的研究。

　　（五）利物浦大学主持探索墨西哥湾暖流对气候变化和碳循环的影响

　　英国利物浦大学领导的一个国际合作团队近期获英国自然环境研究委员会（NERC）和美国国家科学基金会（NSF）联合资助，将使用水下传感器和自主水下航行器（AUV），在佛罗里达海峡和大西洋海盆测量墨西哥湾流的湍流量、海水营养物和碳含量，并利用最新海洋和气候模型，探究墨西哥湾暖流对海洋中养分和碳运输机制的影响。墨西哥湾暖流起源于美国佛罗里达州南部海域，对大西洋海盆起着热量输送作用，此项目旨在验证“墨西哥湾暖流影响北大西洋碳吸收强度和模式”这一观点。项目为期4年，总经费442.3万美元，由利物浦大学主持，合作机构包括英国国家海洋学中心、英国南极调查局、美国麻省理工学院、美国伍兹霍尔海洋研究所等。

　　（六）运用惰性气体作示踪剂，揭示北大西洋深海的海-气交换过程

　　大气和海洋之间的气体交换对全球气候变化有着深刻影响，但目前对这种交换过程仍然缺乏充分的了解。科学家发现，溶解于深海中的惰性气体，可作为海-气相互作用过程的示踪剂。美国伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）学者运用这一特性，以北大西洋深处的高精度溶解惰性气体数据建立海洋环流模型，来评估海洋和大气的气体交换过程。研究人员将北大西洋深处溶解的N₂/Ar测量数据与纯物理模型预测结果进行比较，发现气泡介导的气体交换在微溶性气体（O₂、N₂、SF₆）的全球海-气交换中起到了重要作用，海平面2900米以深的底栖生物通过脱氮作用产生了大量氮气。该研究表明，东北大西洋深部的固氮去除速度至少是全球深海平均水平的3倍，与有机碳含量有紧密联系。相关成果发表于《Proceedings of the National Academy of Sciences》（PNAS，美国国家科学院院刊）。

　　文献来源：Alan M. Seltzer et al, Dissolved gases in the deep North Atlantic track ocean ventilation processes, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023).

　　（七）铁氧化物促进海洋有机碳埋藏进程，驱动了地球氧化作用

　　光合作用是地球氧气的主要来源之一，但在地质历史时期，大气氧气浓度的维持还依赖于沉积物中有机碳的埋藏量，这是因为沉积作用可阻止氧气与有机碳发生反应，减少氧气的消耗。英国利兹大学学者开发了一个生物地球化学模型，以此探讨矿物促进的有机碳埋藏，进而对大气氧化的影响。研究发现，铁向全球海洋输入速率的变化是控制大气含氧量的一个独立因素，海水中矿物含量的增加促进了有机碳在沉积物中的埋藏。此研究结论打破了传统认识中海洋生产力与有机碳埋藏之间的简单关系，认为矿物-有机碳埋藏的耦合关系是当前地球长期碳循环评估中的一个重要缺失认知。相关研究近期发表于《Nature Geoscience》（自然·地球科学）。

　　文献来源：Zhao M, Mills B J W, Homoky W B, et al. Oxygenation of the Earth aided by mineral-organic carbon preservation[J]. Nature Geoscience, 2023: 1-6.

　　（八）大陆漂移可改变辐射和海洋热传输，进而影响热带降雨

　　热带辐合带（ITCZ）是南北半球两个副热带高压之间气流汇合的地带，是地球上气压最低的区域，也是规模最大、最重要的降雨带，其位置变化对天气、气候及人类生活具有重要影响。目前，人们对地质历史时期ITCZ的位置变化及其影响仍然知之甚少。学者综合分析了过去5.4亿年以来的气候模拟结果，发现ITCZ位置的迁移主要由大陆分布状态所控制。大陆漂移过程决定了大陆的分布状态（大陆配置），进一步通过地球半球辐射不对称性和跨赤道海洋热传输这两种方式影响ITCZ位置，从而影响热带区域降雨量。前者主要由陆地-海洋反照率的对比产生；后者与表面风应力的半球不对称性密切相关，最终受海洋表面积的半球不对称性控制。该研究从新的角度探讨了大陆演化过程对全球海洋-大气环流及气候变化的影响，相关研究近期发表于《Science Advance》（科学·进展）。

　　文献来源：Han J, Nie J, Hu Y, et al. Continental drift shifts tropical rainfall by altering radiation and ocean heat transport[J]. Science Advances, 2023, 9(10): eadf7209.

　　（九）白云岩可作为海水锂同位素组成及大陆风化过程的可靠示踪载体

　　大陆硅酸盐风化可以通过吸收大气二氧化碳来调节气候和影响全球碳循环，是维持地球宜居性的关键过程之一。海水中锂（Li）同位素组成（δ⁷Li）记录了地质历史时期碳和硅循环演化的重要信息，但目前对锂同位素组成的研究多集中在新生代，缺乏更古老的地质记录。学者对南海新近纪白云岩进行了Li同位素分析，建立了23-3.4 Ma期间高分辨率海水Li同位素演化时间序列。研究表明，白云石δ⁷Li与已发表的有孔虫记录的海水锂同位素演化一致，且证实了此前观察到的新近纪期间海水δ⁷Li增加约5‰。此外，研究人员发现，即使经历了早期成岩作用，白云岩仍然能够提供良好的海水δ⁷Li信息。由此推测，元古代广泛发育的海相白云岩可能记录了海水δ⁷Li和大陆风化作用的有效信息，为探究更古老的前寒武纪全球碳循环提供了潜在重要依据。相关研究近期发表于《Communications earth & environment》（通讯-地球与环境）。

　　文献来源：Liu X F, Liu X M, Wang X K, et al. Dolostone as a reliable tracer of seawater lithium isotope composition[J]. Communications Earth & Environment, 2023, 4(1): 58.

广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）