【信息】海洋科技动态

　　4月下旬，在ECORD成立20周年之际，联合IODP 和国际大陆科学钻探计划（ICDP）举办主题为“大洋和大陆科学钻探的成就与前景”的学术会议。2003年，欧洲11国和加拿大联合成立ECORD，创建了“特定任务平台”（MSP），成为IODP三大平台之一。MSP根据每个航次的目标和海域地质特征，租用不同船舶或平台进行钻探作业，20年来共完成了航次9个，钻孔195个，采集岩心3650米。其中，岩心回收率达到73%，创下了在8023米水深采样19.8米的全球最深记录。目前，ECORD计划在2023年和2024年各实施一个航次，并正与日本等国协商，拟提出新一轮国际大洋钻探计划。

　　（二）东太平洋加拉帕戈斯海洋保护区发现大面积古老深海珊瑚礁，有助于重建古海洋环境

　　3~4月，美国“亚特兰蒂斯”号科考船（R/V Atlantis）使用全新升级的“阿尔文”号（Alvin）载人深潜器，在东太平洋加拉帕戈斯海洋保护区新发现了大面积古老深海珊瑚礁。本次新发现的珊瑚礁位于一座绵延数公里的海底火山上，水深为400~600米，火山上发现有多种海洋生物栖息。通常而言，深海珊瑚礁中的活珊瑚比例为10%~20%，但此处的活珊瑚比例高达50%~60%，且可能已存活了几个世纪。科学家表示，该项发现有助于重建古海洋环境，了解珊瑚对海洋生物多样性的作用。

　　（三）德国科考船赴赤道太平洋执行全球海洋生物地球化学跟踪计划

　　德国基尔亥姆霍次海洋研究所“太阳”号科考船（RV SONNE）于3月底从厄瓜多尔启航，沿赤道向西穿越东太平洋，将于6月初抵达澳大利亚，执行全球海洋生物地球化学跟踪计划（GEOTRACK）。本航次计划开展42个站位全水深测量，采集关键微量元素和同位素（trace element and isotopes，TEIs）数据，研究与微营养限制及固氮相关的海表生物地球化学过程，具体目标包括：①确定TEIs在赤道地区的分布及理化状态；②量化大气、大陆、洋壳和沉积物等四大来源的TEIs通量；③使用化学示踪剂和海洋物理学方法评估TEIs的混合流动特性；④探索宏观和微观养分浓度和通量，及其与各种生物因素之间的关联。GEOTRACK是一项国际海洋长期跟踪观测计划，包括中国在内的34个国家参与，所收集的数据向全球科学家开放，旨在探索海洋微量元素和同位素的分布，提高对生物地球化学循环的认识。

　　（四）开发海洋环境DNA自动原位采集新技术，可由无人艇（ASV）或无人潜航器（AUV）作业

　　加拿大达特茅斯海洋技术公司讯，该企业与英国NatureMetrics公司正联合研发一项海洋eDNA原位取样技术，检测设备可搭载于ASV或AUV长期作业，实现商业规模的海洋eDNA样本采集。eDNA是一种用于追踪生物活动痕迹的指标，可用于生物多样性评价和生态环境资源管理。目前深远海eDNA检测是在采集水样后，在实验室利用滤膜提取样品后进行。新技术可在传感器上安装过滤器，在实现eDNA原位采样的同时，同步进行温度、水质等实时检测，提高工作效率，降低调查成本。

　　（五）一企业获美国国家科学基金会（NSF）和施密特家族基金会（SFF）资助，研发海底电缆中继器

　　美国海底数据系统公司宣称，其已完成首个“科学监测和可靠通信”（SMART）电缆中继器原型机开发。此中继器套件包括一组三轴加速度传感器、绝对压力传感器和高精度测温设备，通过集成电路将传感器信号引入海底光缆，可为科研人员和政府管理部门提供实时监测数据，及时发出海底地震和海啸预警。该设备研发由NSF“小企业创新研究计划”资助，近期又获得SSF“海洋技术合伙人”计划资助。SSF由谷歌前CEO埃里克·施密特及其夫人建立，该家族创立的施密特海洋研究所是全球较有影响力的私立海洋机构。

　　（六）分析深海沉积物孔隙度，还原74Ma以来全球气候变化历史

　　深海沉积物的孔隙度受其化学成分、粒度、年龄和埋藏深度影响，与沉积物的地震属性（P波和S波速度）密切相关，但是与气候变化之间的联系尚不清楚。法国巴黎城市大学的研究团队使用地震测量手段，对赤道大西洋西非海域74Ma以来深海沉积物进行详细的孔隙度分析。通过研究区3条多道地震剖面记录的P波信息和69台海底地震仪记录的S波信息，获取3~74Ma以来沉积物的波速比（Vp/Vs），再经过理论公式计算，估算出不同时期相对应的沉积物孔隙度。分析表明，在37.5Ma时沉积物的平均孔隙度达到~89.2%，74Ma下降至~69.9%，这可能与非洲陆源沉积物的输入变化有关。在4~37Ma，沉积物的平均孔隙度70%~85%，与渐新世（33.9~23Ma）全球大气CO2浓度大幅下降以及海洋碳酸盐补偿深度（CCD）下降相吻合 。研究人员认为，这是由于气候变冷导致海洋浮游生物体积变小，有机碳埋藏量减少，导致沉积物孔隙度升高。该研究探讨了深海沉积物孔隙度变化与古气候之间的关系，成果发表于《Earth and Planetary Science Letters》（地球与行星科学快报）。

　　文献来源：Giulia Matilde Ferrante, et al. Seismically-derived porosity of deep-sea sediments over the last 74 Ma in the equatorial Atlantic Ocean: Implications for paleo-climate, Earth and Planetary Science Letters, Volume 612, 2023,118163.

　　（七）有机污染物在深海沟富集，与有机碳降解作用相关

　　多氯联苯（PCB）是一种人工合成有机化合物，曾广泛用于工业生产，由于对人体有极强的致癌性，并且很难自然分解，在1970年代已被大多数国家禁用。深海海沟是有机碳沉积和降解的主要区域之一，PCB难溶于水，但能与有机碳结合，使得海沟可能成为有机污染物的重要富集区域。据估计，全球包括PCB在内的有机污染物有60%进入了深海沉积物中，但对其富集过程还缺乏认识。瑞典斯德哥尔摩大学的研究团队对东太平洋阿塔卡马海沟中5个不同位置采集的深海沉积物样品进行检测，在海沟浅部（2560~4050米）和深部（7720~8085米）均发现了PCB，且在有机碳降解速率高的区域，PCB浓度也更高。研究人员认为，这是由于含有PCB的有机碳进入到海沟后被微生物分解，残留的PCB累积在沉积物中。在海沟深部，沉积物表层的PCB浓度最高，表明PCB最近才到达此处，估计未来浓度还会继续升高。相关成果发表于《Nature Communications》（自然·通讯）。

　　文献来源：Sobek, A., Abel, S., Sanei, H. et al. Organic matter degradation causes enrichment of organic pollutants in hadal sediments. Nat Commun 14, 2012 (2023).

　　（八）解析卫星测深数据，新发现海山超1.9万座

　　目前全球仅有四分之一的海域进行了多波束水深测量，海底地形仍不清晰。基于对全球多个卫星测深数据集与谷歌图像分析，美国斯克里普斯海洋学研究所牵头开发了新识别程序，完善了全球海底水深数据库，新发现了大量海山。分析结果显示，相较于2011年的统计数据，本次新发现了19,325座海山，至此，全球海山总数达到43,454个。新程序可识别相对高差超过1100米的海山，精度接近海山高差的下限（相对高差1000米以上为海山，以下为海丘）。此项研究由美国海军和国家地理空间情报局资助，旨在确定对潜艇航行构成重大威胁的海域，对了解全球海山分布、研究海山区生态环境及建立海洋保护区也有重要意义，近期发表于《Earth and Space Science》（地球与空间科学）。

　　文献来源：Gevorgian J, Sandwell D T, Yu Y, et al. Global distribution and morphology of small seamounts[J]. Earth and Space Science, 2023, 10(4): e2022EA002331.

　　（九）末次间冰期南极发生多期冰损失事件，促进全球海平面上升

　　末次间冰期是距今13万~11.5万年前的温暖时期，全球平均海平面比现代高约6~9米，被认为与冰川融化密切相关。由于缺乏末次间冰期的冰盖演化记录，极地冰盖消融对该阶段海平面变化的贡献仍不清晰。日本北海道大学学者基于南极威尔克斯冰下盆地钻孔的沉积记录，通过碎屑态的钕同位素测试及冰筏碎屑统计分析，重建了末次间冰期以来东南极冰盖边缘的进退历史。结果表明，在末次间冰期的早、晚期，冰盖经历了多期变薄、融化及退缩，导致冰量大幅损失。据估计，这一区域冰盖边缘退缩可导致全球海平面上升约0.4~0.8米。该研究为末次间冰期东南极冰盖退缩及其对全球海平面的影响提供了重要证据，近期发表于《Nature Communications》（自然·通讯）。

　　文献来源：Iizuka, M., Seki, O., Wilson, D.J. et al. Multiple episodes of ice loss from the Wilkes Subglacial Basin during the Last Interglacial. Nat Commun 14, 2129 (2023).

　　（十）南海黑碳记录揭示，35 Ma以来华南地区干旱加剧，导致C4植被显著扩张

　　晚新生代，耐高温和干旱的碳四（C4）植被出现和扩张是陆地生态系统演化的重要事件，与地质构造演化、气候变化密切相关。鉴于C4植被含有特征性碳同位素，且不完全燃烧产生的黑碳能够保留原始植被的碳同位素信息，学者基于IODP 368航次在南海北部钻取的岩心沉积物，提取其中的黑碳并进行含量及碳同位素分析，重建了始新世晚期（约35 Ma）以来华南地区C4植被的扩张历史。研究表明，华南地区C4植被在~20、15和7~4 Ma发生了三次显著的阶段性扩张，指示以上阶段华南降水强度总体减弱，干旱度普遍增强。进一步分析认为，伴随着新生代两极冰盖扩张，全球变冷，通过温度-水汽效应影响区域降水，导致当时华南地区趋于干旱。该研究提供了迄今南海北部最长且连续的黑碳同位素记录，揭示了植被演化历史及其与气候变化的联系，近期发表于《Global and Planetary Change》（全球和行星变化）。

　　文献来源：Li M, Wan S, Colin C, et al. Expansion of C4 plants in South China and evolution of East Asian monsoon since 35 Ma: Black carbon records in the northern South China Sea[J]. Global and Planetary Change, 2023, 223: 104079.

广州海洋局海洋战略研究所（转载请注明出处）