【信息】海洋科技动态

　　今年美国政府将向国家海洋和大气管理局（NOAA）拨款1400万美元，对综合海洋观测系统（IOOS）进行改造，升级网络和通信系统，并加强与地方团体合作。IOOS被称为美国的“海洋之眼”，于21世纪初在美加全球海洋观测系统的基础上开始组建， 2011年组建完成，收集的数据服务于海洋科学研究、灾害防治与蓝色经济发展。2022年，美国发布《美国IOOS企业战略计划（2022-2025）》，明确了未来五年IOOS的优先发展事项。IOOS由11个子系统组成，包含5个海洋模型实验站、 8个海洋技术研发站、5个海洋生物观测网络、11个有害藻华观测网络、635个区域级/766个国家级岸基台站或海上平台、165个高频地波雷达站，还有大量滑翔机器人所采集的数据也汇入IOOS。

　　（二）美国将测试激光无人深潜器，原位分析海底热液喷口

　　由美国地外文明搜索研究所（SETI）、美国宇航局喷气推进实验室（NASA JPL）等机构组成的团队将在“鹦鹉螺”号科考船上释放InVADER无人深潜器，以测试新研发的激光系统。InVADER搭载的激光系统主要用于海底热液喷口原位分析，可高效、低成本地勘查矿产和生物资源，避免对环境造成影响。试验将于5~6月在太平洋金曼礁和巴尔米拉环礁进行，该海域仍保持最原始的生态系统，是新技术理想的测试场所。若测试成功，这项激光技术还可应用于探索类地行星的海洋环境，以探明其宜居性及是否存在生命。SETI成立于1984年，是一个探索宇宙生命起源的非营利组织。

　　（三）美国加州理工学院建造海水捕碳设施，推动海洋除碳技术发展

　　美国加州理工学院与洛杉矶港合作，今年内建成第二个海洋捕碳试验装置。该校所研发的电渗析技术可直接捕获海水中的CO₂，然后封存或用于生产低碳材料。此技术应用于2022年在加州近海建成的首个小型海洋除碳装置，成功进行了技术验证并持续运行。第二个将在首个装置基础上改进析碳工艺，试验规模扩大100倍，预计年除碳量10亿吨。加州理工学院希望进一步完善技术细节后进行大规模商业部署，推动海洋除碳技术的发展和应用。

　　（四）印度确定11个潜在热液硫化物勘探地点，正购买一艘多用途调查船进行海底资源勘探

　　印度地球科学部部长5月10日在“深海任务”工作会议上表示，已确定11个潜在海底热液硫化物矿床勘探点，正在洽谈购买一艘综合科考船用于海底矿产资源勘查。印度“深海任务”于2021年开始实施，为期5年，包含六大任务：①自主研发深海采矿和载人深潜器技术；②开发气候变化观测模型；③向公众普及地球科学知识；④开展生物多样性和保护研究；⑤深海调查与勘探，重点关注多金属热液硫化物矿床；⑥培养海洋生物学和工程学人才，协助发展蓝色经济、贸易和制造业。截至目前，印度已完成海底采矿车和6000米级载人深潜器的设计与建造，计划今年内海试。

　　（五）意大利破冰船完成南极科考返航，采集多学科数据及岩石样品

　　经过40天的航行，“劳拉·巴西”号（Laura Bassi）破冰船近日回到拉文纳港，完成了意大利第38次南极科考。本次科考的主要任务，一是投放并回收了深海锚系，进行海洋环流和大气研究、海洋生物调查；二是进行地质地球物理调查，包括钻取海底岩心和多道地震勘探；三是向位于罗斯海的马里奥·祖切利科考站（Mario Zucchelli Station）运送了燃料和物资。意大利在南极共有2个科考站，另一个是与法国合建的康宏站，位于冰穹C。

　　（六）卫星遥感数据揭示，大气气溶胶对海洋浮游植物有滋养作用，促进海洋固碳

　　海洋浮游植物在碳循环过程中发挥着重要作用，大气气溶胶和上升到表层的深层海水是浮游植物生长的两个主要营养物质来源，但气溶胶对浮游植物的影响过程尚不清楚。美国俄勒冈州立大学学者应用卫星遥感数据来检测大气气溶胶输入后海水的颜色变化，以此来判别浮游植物的健康状况和丰度变化。研究发现，在低纬度海域，气溶胶的输入改善了浮游植物的健康状况，但丰度未有明显变化；而在高纬度海域，气溶胶输入提高了浮游植物的健康状况和丰度。研究人员认为，低纬度海域的生态链较为稳定，气溶胶携带的营养物质刺激了浮游植物生长，新增部分会被捕食者迅速消耗掉。而高纬度海域的生态环境不断变化，捕食者无法在第一时间将新增的浮游植物消耗掉，使其整体健康状况和丰度均有提高。该研究估算，每年输入到海洋中的大气气溶胶促进浮游植物固碳的增加量达2.55亿吨，占全球初级生产（主要为光合作用）固碳总量的4.5%。相关成果发表于《科学》（Science）。

　　文献来源：T.K.Westberry et al. ,Atmospheric nourishment of global ocean ecosystems.Science 380,515-519 (2023).

　　（七）低密度塑料碎片在下沉过程中可漂移数百公里，危害海洋生态环境

　　地中海是全球塑料污染最严重的海域之一，目前大多数相关研究都集中于海面漂浮的低密度塑料碎片（直径＜5mm）。最近有研究表明，这种低密度塑料在深海和海底大量也存在，其漂移下沉的路径和机制尚不清楚。法国索邦大学学者应用拉格朗日塑料跟踪模型并加入大量的实测数据，将海底深度设定为1km，塑料碎片下沉速度设定为1~7.8 m/天，来模拟塑料碎片在海中的漂移路径。结果表明，洋流和海面风力是导致塑料碎片漂移扩散的主要因素，塑料碎片从海面下沉到海底的横向移动距离为119~282 km，且塑料碎片的下沉速度越慢，漂移距离就越远。沉积在离岸20km海底的塑料碎片中，有60%来自过往船舶，20%来自沿岸国家，20%来自其他国家。该研究认为，塑料碎片的长途漂移会对海洋生态环境造成更大的危害，相关成果发表于《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。

　　文献来源： Alberto Baudena et al, Low-Density Plastic Debris Dispersion beneath the Mediterranean Sea Surface, Environmental Science & Technology (2023).

　　（八）IODP记录发现，冰消期印度洋高盐海水输出为全球海洋环流恢复提供了条件

　　厄加勒斯泄流（Agulhas leakage）是位于非洲南部的一支洋流，将印度洋的暖咸海水输入到大西洋，是全球大洋环流中连通印度洋和大西洋的关键通道。目前，地质历史时期印度洋的盐度变化及对大洋环流的影响仍知之甚少。英国卡迪夫大学和圣安德鲁大学学者基于IODP 361航次在西印度洋获取的岩心沉积物，分析浮游有孔虫的地球化学组成，探讨了1.2 Ma以来（跨越16个冰期旋回）厄加勒斯泄流的演化过程。结果表明，冰期海平面下降导致印度洋东侧的淡水通道（即印尼海道）关闭，同时西侧的厄加勒斯泄流停滞，致使印度洋逐渐变成一个高盐海水储库；在冰消期，印度洋西侧厄加勒斯泄流逐渐增强，高盐海水快速涌入大西洋，使全球海洋环流得以恢复，并推动全球气候变化。相关研究近期发表于《自然》（Nature）。

　　文献来源：Nuber S, Rae J W B, Zhang X, et al. Indian Ocean salinity build-up primes deglacial ocean circulation recovery[J]. Nature, 2023.

　　（九）汞同位素揭示，晚泥盆纪陆地营养盐输入增加，导致海洋缺氧及生物灭绝

　　大规模海洋缺氧被认为是泥盆纪晚期（383-359 Ma）生物大灭绝的主因，期间70%~82%的海洋无脊椎动物灭绝，但其触发机制仍存在争议。天津大学学者基于美国田纳西州陆地岩心（泥盆纪时为海洋环境），利用汞（Hg）同位素探讨了泥盆纪晚期海水氧化还原条件的变化及其驱动因素。研究发现，泥盆纪晚期两次生物灭绝事件期间都未发现火山来源的Hg富集，这一结果不支持火山活动触发海洋缺氧事件的传统假说。相反，与陆源有机质输入有关的非火山来源Hg逐渐增加。研究者认为，泥盆纪晚期陆地营养物质输入增加，促进了海洋生产力的提高，最终诱发真光层缺氧，进而导致生物大规模灭绝。该研究为地球宜居性演化机制研究提供了新见解，拓展了Hg同位素作为真光层缺氧条件指标的可能性。相关研究近期发表于《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）。

　　文献来源：Wang Z, Geoffrey J G, Thomas J A, et al. Mercury isotope evidence for recurrent photic-zone euxinia triggered by enhanced terrestrial nutrient inputs during the Late Devonian mass extinction, Earth and Planetary Science Letters, 613, 2023.

　　（十）应用地震勘探，发现北极波弗特海海底永久冻土和天然气水合物储层范围

　　前人对北极海底永久冻土层和天然气水合物研究大多都基于钻井数据和数值模拟，缺乏地震勘探资料。德国基尔大学学者应用多道地震勘探，研究北极波弗特海大陆架的冻土层和水合物，并结合数值模拟来验证地震数据处理的准确性。研究表明，此海域海底永久冻土范围最远可延伸到大陆架外10公里，冻土层底面向上弯曲。水合物储层底部深度980~1300米，储层厚度37~51米，呈现出交叉切割下方地层的形态，间隔0.5~1米厚的粉砂层。该研究支持前人钻井数据和数值模拟的结论，相关成果发表于《地球化学、地球物理学、地球系统学》（Geochemistry, Geophysics, Geosystems）。

　　文献来源：Grob, H., Riedel, M., Duchesne, M. J., Krastel, S., Bustamante, J., Fabien-Ouellet, G., et al. (2023).   Revealing the extent of submarine permafrost and gas hydrates in the Canadian Arctic Beaufort Sea using seismic reflection indicators.  Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 24, e2023GC010884.