【信息】海洋科技动态

　　8月31日，ECORD 的特定任务平台（MSP）启航执行IODP 389航次，科学主题为“夏威夷沉没珊瑚礁”。ECORD租用澳大利亚MMA公司Valor号多用途工程船，搭载PROD5海底钻机进行钻探，计划在夏威夷近海20个地点取样。钻探海域水深134～1155米，目标钻深均为海底以下150米。本航次拟获取夏威夷近海独特的沉没珊瑚礁岩心序列，研究过去50万年间海平面及相关气候变化，探索珊瑚礁对气候突变的响应，阐明夏威夷海域沉积和火山历史。航次分为海上工作和岸上工作两部分，10名科学家参加海上钻探工作，29名科学家参加2024年2月在德国不来梅岩心库进行的岸上岩心分析工作。Valor号工程船长83.6米，总吨位4258，可搭载60人。PROD5型海底钻机由美国Benthic公司研发，最大工作水深4000米，最大钻深150米。

　　（二）美国投资2800万美元，促进解决海洋垃圾问题

　　8月28日，NOAA和美国商务部宣布共同投资2800万美元，促进解决美国沿海和五大湖地区的海洋垃圾问题。该笔投资将优先资助清除大型海洋垃圾和拦截海洋垃圾相关项目，包括清除废弃的水下船只、渔具和一般手段难以打捞的大型垃圾，安装和维护可以追踪、监测垃圾的装置等。美国是全球产生海洋垃圾最多的国家，2016年以来，美国针对本国和全球海域的海洋垃圾问题进行了多项投资，但仍面临巨大挑战。

　　（三）荷兰首个CO₂捕集、运输和储存项目（CCUS）通过生态评估，将于2024年初开建

　　8月16日，荷兰国务委员会对鹿特丹港“Porthos CCUS项目氮排放案”作出最终裁决，认为根据生态评估，该项目产生的氮沉降不足以对附近自然区域产生重大影响，可继续推进项目建设。作为荷兰首个CCUS项目，Porthos将于2024年初开建，2026年投入运营，预计每年捕获250万吨CO₂并永久封存于北海枯竭气田中。2021年11月，非营利组织“环境动员”提出上诉，认为该项目施工期间将过量排放氮，引起氮沉降，进而破坏周边环境。该上诉导致项目停摆，建设延误。

　　（四）挪威和俄罗斯联合开展巴伦支海生态和渔业调查，为两国渔业资源划分提供依据

　　8月19日，挪威海洋研究所G.O.Sars号调查船和俄罗斯联邦渔业和海洋研究所数艘调查船联合开展巴伦支海调查，评估和监测海洋生态系统的状态和变化，采集渔业资源数据。两国巴伦支海联合调查始于20世纪50年代，1976年以来，该调查所获数据成为两国渔业资源划分的重要依据。俄乌冲突爆发后，俄罗斯与欧洲国家之间的海洋科学合作项目几乎全部中止，巴伦支海联合调查是少数仍在进行的项目。挪威G.O.Sars号调查船长77.5米，总吨位4067，可搭载45人。

　　（五）德国研发海上弹药处理平台，解决二战海底遗留弹药问题

　　8月23日，德国海军造船厂宣布与德国莱茵金属公司合作，在基尔峡湾的海底弹药倾倒场开发一个弹药处理平台，清除北海和波罗的海海底埋藏的二战遗留弹药。该平台可环保处理水雷、鱼雷、炮弹等常规弹药，也具备化学武器处理能力。据估计，德国北海和波罗的海近海埋藏有二战遗留的160万吨常规弹药和22万吨化学武器，被称为“海底切尔诺贝利”。这些武器长期腐蚀可能导致弹药泄漏，严重威胁海洋环境。

　　（六）过去25年间，南大洋浮游植物每年的大规模繁殖时间不断缩短，将影响海洋生态系统和全球气候

　　海洋浮游植物是海洋食物链的基础，对气候变化和碳循环也起到重要的调节作用。南大洋CO₂吸收量占全球海洋的50%，在全球变暖的背景下，该海域浮游植物的繁殖能力是否受到影响？目前尚不明晰。南非开普敦大学的学者通过卫星遥感图像分析海表叶绿素-a着色程度，研究过去25年间南大洋浮游植物繁殖能力的变化，发现除冰区外，大部分海域浮游植物每年大规模繁殖的时间在不断减少 ，平均每年缩短约5天，远多于之前研究得出的每年缩短1天。这导致南大洋的浮游植物不断减少，意味着其碳吸收能力也不断下降。此外，浮游植物大规模繁殖时间缩短也会影响海洋食物链的能量传递，从而威胁整个海洋生态系统。相关成果发表于《自然·气候变化》（Nature Climate Change）。

　　文献来源：Thomalla, S.J., Nicholson, SA., Ryan-Keogh, T.J. et al. Widespread changes in Southern Ocean phytoplankton blooms linked to climate drivers. Nat. Clim. Chang. (2023).

　　（七）更新世巽他陆架淹没-出露旋回与上覆植被类型存在联系，对沃克环流有潜在影响

　　在第四纪冰期旋回中，随着周期性的两极冰盖消长和全球海平升降，东南亚巽他陆架反复被海水淹没和出露，对陆地碳储库具有重要影响。美国布朗大学的研究人员基于安达曼海IODP U1448站位岩心，分析沉积物中的叶腊碳同位素，探讨了晚更新世64万年以来巽他陆架反复淹没和出露对于区域植被的影响。研究表明，在约25万年前，出露的巽他陆架主要以森林植被类型（C₃植被）为主。此后，巽他陆架开始经历反复淹没和出露过程。在冰期低海平面时，新出露的陆架区迅速被草原植被类型（C₄植被）覆盖，随后又缓慢恢复到以森林植被类型为主。进一步研究发现，25万年以来整个东南亚地区都存在类似的C₃/C₄植被变化规律。巽他陆架淹没-出露旋回与植被类型的变化进一步影响了区域气候和环境，进而对赤道太平洋地区的东西向大气环流（即沃克环流）产生重要影响。相关成果近期发表于《地质学》（Geology）。

　　叶腊碳同位素：叶腊是植物叶面的一种类脂物质，叶腊碳同位素很好地记录了植物生长过程中的气候环境状况，是研究古环境的重要指标。

　　C₃植被和C₄植被：C₃植物的光合作用较为简单，而C₄植物的光合作用过程更为复杂。森林中多为C₃植物，草原中多为C₄植物。

　　文献来源：Sarah M. McGrath, Steven C. Clemens, Yongsong Huang; Pleistocene Sunda Shelf submersion-exposure cycles initiate vegetation Walker Circulation feedback. Geology 2023.

　　（八）近百年来，人类活动导致碳排放增加，使地中海钙质壳体生物的钙化作用减弱

　　工业革命以来，人类活动排放的大量CO₂直接或间接地加快了全球变暖和海洋酸化进程，加剧了海洋分层，严重威胁海洋生态环境。然而，在十年至百年时间尺度上，人类活动对海洋钙质浮游生物的影响仍知之甚少。西班牙巴塞罗那自治大学的学者基于地中海3个海底钻孔岩心，通过分析沉积物中浮游有孔虫壳体的重量及地球化学组成等，探讨了公元275—2000年之间浮游有孔虫对大气CO₂浓度变化的响应。研究表明，人为排放CO₂的增加减弱了浮游有孔虫的钙化作用，导致地中海有孔虫钙质壳体重量减轻。研究者预测，随着化石燃料产生的CO₂不断增加，海水酸化将持续加剧，而气候变暖驱动的生物生产力增加并不足以抵消海洋酸化的负面影响，未来钙质壳体生物的钙化作用将进一步减弱。相关成果近期发表于《通讯-地球与环境》（Communications earth & environment）。

　　文献来源：Pallacks, Sven, et al. "Anthropogenic acidification of surface waters drives decreased biogenic calcification in the Mediterranean Sea." Communications Earth & Environment 4.1 (2023): 301.

　　（九）目前海洋热浪对鱼类群落变化没有影响，但未来仍可能产生负面影响

　　海洋热浪是由气候变化、环流异常等因素导致的局部海域异常高温现象，可能会引发鱼类群落的重组和生物量崩溃，进而破坏海洋生态系统的平衡。前人研究预测，气候变暖背景下频发的海洋热浪将导致鱼类生物量下降，但具体影响程度仍不清楚。美国加州大学圣克鲁斯分校的学者分析在北美和欧洲大陆架采集的82322个生物样本，研究公元1993—2019年之间发生的248次海洋热浪对鱼类群落的影响，发现海洋热浪对鱼类生物量的影响微乎其微，小到无法与自然变化和采样导致的差异区分开来。该研究认为，在海洋生态系统多变的背景下，目前海洋热浪并未导致鱼类群落的更替或生物量变化。但随着全球变暖加剧，未来海洋热浪的出现频率不断增加，仍有可能对鱼类群落造成负面影响。相关成果发表于《自然》（Nature）。

　　生物量：是指某一时刻单位面积内实存生活的有机物质（干重）（包括生物体内所存食物的重量）总量，通常用kg/m2表示。

　　文献来源：Fredston, A.L., Cheung, W.W.L., Frölicher, T.L. et al. Marine heatwaves are not a dominant driver of change in demersal fishes. Nature (2023).

　　（十）解译岛屿沉积记录，还原西南太平洋岛屿3000年大型海啸的发生历史

　　西南太平洋岛屿长期面临多种类和高频度自然灾害的威胁，但大部分岛屿直到19世纪才开始有文字记录，对于更早之前的灾害发生历史缺乏认识，这限制了对未来灾害发生概率的判断。法国克莱蒙奥弗涅大学的学者对西南太平洋法属新咯里多尼亚7处沿海沉积物岩心进行分析，寻找其中的古海啸证据。这些岩心记录了近3000年的沉积历史，研究者从中识别出生物碎屑砂岩、具异常地球化学特征的高密度沉积物层和异地搬运而来的浮石堆积物等3类主要海啸证据。结合年代学证据，研究者发现过去3000年中，新咯里多尼亚至少发生了6次大型海啸，海浪高度为2.5～10米之间，年发生概率约为0.002，这一概率可用来指导该海域海啸预防工作。该研究大幅上溯了西南太平洋海啸发生的历史，相关成果发表于《海洋地质》（Marine Geology）。

　　具异常地球化学特征的高密度沉积物层：与正常沉积层相比，这些高密度沉积物层表现出高Sr/Ti、Ca/Ti等地球化学异常，可能含有海啸带来的细小海洋生物碎屑。

　　文献来源：Paris R, Pelletier B, Roger J, et al. Sedimentary evidence of tsunamis in New Caledonia, southwest Pacific[J]. Marine Geology, 2023: 107116.