【信息】海洋科技动态

　　DOE 7月26日宣布，为7个海洋能创新项目资助近1000万美元资金，旨在加速海洋能源技术开发，推进可再生能源发展。项目分属四个类别：一是设计和试验波浪能海水淡化系统，加速其商业化（3个项目，共约535万美元）；二是创新波浪能海水淡化系统组件，提高海水淡化效率，降低维护成本（2个项目，共约300万美元）；三是开发、测试和建立集成式潮汐能海水淡化系统概念（1个项目，约60.8万美元）；四是评估佛罗里达近岸洋流测试设施的建设可行性，为未来海洋能发电设施并网提供初步技术路线图（1个项目，约80万美元）。

　　（二）英国政府新公布两个碳捕集和封存（CCUS）产业集群项目，支持实现“净零”目标

　　英国政府7月31日宣布，将苏格兰东北部海域Acorn项目和北海南部海域Viking项目列入政府CCUS计划集群。Acorn项目正在建设一个CO₂储存和运输系统，将利用已有的石油天然气基础设施，捕获工业CO₂运输到北海海底永久封存。Viking项目已在海底确定8个独立储层，将开展储碳产业链建设，有望封存超3亿吨CO₂。去年，英国政府已建立两个CCUS产业集群，新项目加入后，预计将为该国额外创造约5万个就业岗位，减少1900万吨CO2排放，支持政府实现到2035年每年储存5000万吨CO₂的目标。

　　（三）美国“鹦鹉螺”号调查船开展科考，探索太平洋中部海山环境

　　8月2日，NOAA资助美国“鹦鹉螺”号调查船前往中太平洋约翰斯顿环礁，进行为期27天的科考。航次计划利用ROV探索环礁西北部海山区的生物多样性，采集海底地形数据和岩石样本，以了解区域地质、构造和火山历史。约翰斯顿环礁位于夏威夷以南约1300公里，属于国家海洋保护区，尚未经过详细勘探，拥有地球上一些最原始的生态系统。“鹦鹉螺”号调查船长64.3米，总吨位1249，可搭乘13名船员和33名科学家。

　　（四）法国海洋开发研究院（Ifremer）建造新近海级调查船，2025年入列

　　Ifremer 7月20日讯，其新一代近海级调查船已于2023年春季开建，承建方为西班牙船厂，预计2025年入列。新船长40米，续航20天，可搭乘船员和科学家共计22人。由于采用最新混合动力技术，相比于现役船只，新船在噪音、能耗和废料处理等方面对环境更加友好。这是Ifremer自2008年以来首次建造新船。目前，Ifremer船队共有6艘远洋级、5艘近海级和7艘小型调查船，其中3艘近海级将于2030年前退役。

　　（五）印度成功自研AUV，将用于水下探雷

　　7月28日，印度推出自行研发的AUV，将用于水下探雷、排雷和勘探。该AUV由印度加尔各答军舰制造商GRSE和私营企业AEPL合作研发，长2.1米，重约45公斤，续航时间4小时，最大下潜深度300米，配备水雷探测功能。开发者称，后续升级版本将加入排雷功能，续航能力提高到12小时。AUV已交由印度海军、海岸警卫队进行测试，预计未来半年到一年内可投入使用。此外，GRSE建造的一艘水面无人艇接近完工，预计今年底下水。

　　（六）白令海西南部海底火山热液活动强烈，有大型动物聚集

　　皮普（Piip）海底活火山位于白令海西南部，阿留申岛弧最西端，是太平洋最北端的热液区，俄罗斯自1984年起在此开展调查。2016年和2018年，俄罗斯科学院希尔绍夫海洋研究所“拉夫连季耶夫院士号”调查船（RV Akademik MA Lavrentyev）两度探访皮普海底火山，使用ROV进行实地勘察。基于照片和视频，科学家开展生物定性和相对丰度统计，分析大型动物群落结构，共发现了约130种巨型-大型动物，其中25%为科学界首次发现。该火山南北峰均发现大量热液喷口，两峰物种总量大致相当，但北峰非热液喷口区物种数量更多，而南峰物种多分布在热液喷口区。皮普海底火山是俄罗斯管辖海域中唯一活跃的深水热液区，俄罗斯考虑加强生物研究与监测，建立特别自然保护区。“拉夫连季耶夫院士号”调查船长75米，总吨位2318，可搭乘42人。该研究发表于《深海研究》（Deep Sea Research Part Ⅱ：Topical Studies in Oceanography）。

　　文献来源：Rybakova E, Krylova E, Mordukhovich V, et al. Mega-and macrofauna of the hydrothermally active submarine Piip Volcano (the southwestern Bering Sea)[J]. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 2023, 208: 105268. 

　　（七）应用机器学习改进水下声学定位算法，提高准确性

　　GPS等卫星定位技术存在水下通讯信号弱的缺点，而水下声学定位技术的信号强度满足需求，但准确度有待提升。西班牙巴塞罗那大学的学者借助超级计算机，使用人工智能和机器学习来开发声学定位技术，得到先进的定位算法。研究团队应用自主水面机器人（ASV）来追踪自主水下机器人（AUV）的场景进行海试，以验证和修订定位算法。测试过程中，ASV成功准确追踪AUV航行约5小时，航行距离超过2.5公里，追踪精度远高于现有技术。该技术可辅助AUV连接GPS，准确监测和追踪海洋生物规模性迁徙。科学家将继续提高该项技术在复杂海况下的定位准确性，并降低技术的应用门槛。研究成果发表于《科学·机器人》（Science Robotics）。

　　文献来源：Masmitja I, Martin M, O’Reilly T, et al. Dynamic robotic tracking of underwater targets using reinforcement learning[J]. Science Robotics, 2023, 8(80): eade7811.

　　（八）印度研发仿生水母软体机器人，用于监测海洋生物或执行特定水下任务

　　水下机器人在海洋调查中发挥重要作用，传统水下机器人通常由刚性材料制成，其可塑性和环境适应能力有限。近年，世界上许多科研团队应用有机硅或其他聚合材料研发软体水下机器人，但这些材料对制作工艺的要求较高。印度科学家提出了一种用形状记忆合金（SMA）结合聚酰亚胺薄膜的方法，通过将聚酰亚胺薄片切割成水母状对称结构，并插入SMA线作为其骨骼，安装机载摄像头和声纳传感器后制成水母状软体机器人。该机器人仅重45克，能模仿水母的形态在水中轻轻移动。经水箱测试，其水平游动速度约为10毫米/秒，垂直速度约0.2毫米/秒，可用于长期监测海洋生物或执行特定水下任务。研究团队认为，该机器人制造工艺高效、经济且耗时短，将进一步开发其水下应用功能，加速其商业化。研究成果发表于《智能机器人与应用》（International Journal of Intelligent Robotics and Applications）。

　　形状记忆合金（SMA）：一种智能材料，可在特定条件下变换成各种形状，通过加热后恢复原本形态。

　　聚酰亚胺：一种热稳定聚合物，具有耐化学性、电绝缘性、耐高温能力和机械性能，可压制成微米级薄片。

　　文献来源：Muralidharan M, Saini P, Ameta P, et al. Bio-inspired soft jellyfish robot: a novel polyimide-based structure actuated by shape memory alloy[J]. International Journal of Intelligent Robotics and Applications, 2023: 1-12.

　　（九）IODP沉积记录表明，晚更新世冰期旋回受北半球夏季日照调控

　　中更新世气候转型（~1.2—0.7 Ma）是第四纪气候变化中最重要的特征之一，表现为冰期-间冰期旋回的气候波动幅度增大，且气候主导周期由此前的4.1万年斜率周期向10万年偏心率周期转变。然而，晚更新世10万年周期出现的原因，及其是否与4.1万年周期存在联系仍有争议。美国加州大学的学者基于北大西洋8个IODP岩心，整合已发表的底栖有孔虫氧同位素数据，建立了精确的年龄模型，以此探讨不同地球轨道参数对于北半球冰期-间冰期旋回的影响。统计学分析表明，尽管岁差和斜率周期都能对冰盖消长产生影响，然而10万年偏心率的贡献更大；冰盖模型表明，晚更新世随着北半球冰盖扩张并向南达到一定纬度，其消长受北半球夏季日照调控，优先响应于偏心率周期。上述推论解释了晚更新世气候主导周期模式的变化原因，相关研究发表于《自然·地球科学》（Nature Geoscience）。

　　地球轨道参数：包括偏心率，斜率和岁差，分别具有10万年，4万年和2万年周期，参数的变化会导致地球表面接收的日照量发生变化。

　　文献来源：Hobart, B., Lisiecki, L.E., Rand, D. et al. Late Pleistocene 100-kyr glacial cycles paced by precession forcing of summer insolation. Nat. Geosci. (2023).

　　（十）流体包裹体证据显示，海底热液系统控制全球海水锂离子浓度的长期变化

　　在数百万年时间尺度上，全球海洋的化学元素或同位素组成发生了显著变化，然而其主控因素仍然未查明。美国宾汉姆顿大学的学者基于多个海洋蒸发岩的流体包裹体地球化学分析，探讨了过去150 Ma以来海水锂离子浓度的演化历史及其控制机制。研究表明，150 Ma以来海水锂离子浓度显著下降，从最初的184 μmol/kg（每千克海水中含184微摩尔锂离子）下降至现今的27 μmol/kg。基于地球化学循环模型的研究发现，长时间尺度上海水锂离子浓度的下降，与洋中脊扩张速率和洋中脊侧翼热液通量的长期下降密切相关，且其长期趋势与海水镁/钙比值、锶同位素比值的升高等多个记录相对应，均指示了受海底热液活动的影响。这一变化与温室地球向冰室地球的转变同步，共同揭示了构造活动在调节地球水圈组成上发挥了重要作用。相关研究发表于《科学·进展》（Science·Advances）。

　　文献来源： Mebrahtu F. Weldeghebriel Tim K. Lowenstein ,Seafloor hydrothermal systems control longterm changes in seawater [Li+]: Evidence from fluid inclusions.Sci. Adv.9,eadf1605(2023).