【信息】海洋科技动态

　　2023年11月8—10日，法国举办“地球-极地峰会”，宣布将新建一艘冰级调查船，并计划于2026年起翻新两座南极科考站。新船命名为“米歇尔·罗卡尔号”，长65~70米，可搭乘20名科学家，具备部署ROV和AUV的能力，建成后将由法国海洋开发研究院（Ifremer）运营，用于南太平洋和南大洋的科学调查。法国在一年前发布了《至2030年极地战略》，计划投资10亿欧元用于极地调查与研究，造船计划是推进该战略的重要举措之一。

　　（二）美国国家海洋和大气管理局（NOAA）研发冰下AUV，已成功应用于五大湖区冬季长期观测

　　11月15日，NOAA五大湖环境研究实验室公开宣传了其研发的Sabertooth型冰下AUV。北美五大湖区冬季被冰层覆盖，传统的浮标和调查船都无法工作，而老式精密测量仪器在寒冷环境下也无法正常运行，导致该地区缺失历年冬季观测数据。2018年起，五大湖环境研究实验室联合数个大学和企业开始研发冰下AUV，突破了导航系统、集成坞与数据传输方面的关键技术。2022年冬季，冰下AUV部署在密歇根湖试验，通过自主返回集成坞进行充电并传输数据，持续了数月的湖底观测。目前，该冰下AUV及配套系统基本成熟，未来将部署于包括北极在内的更多海域。

　　（三）澳大利亚调查船前往南大洋，研究气候变化与环南极洋流间的关系

　　11月13日，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）“调查者号”调查船启航南大洋，计划进入环南极洋流影响区，以探究洋流变化及其与南极冰架消融间的联系。该航次得到了澳大利亚政府国家合作研究基础设施战略（NCRIS）的资助，随船科学家来自澳大利亚、美国及法国的多所高校和研究机构。作业期间，研究人员将采集南大洋高分辨率海底水深数据，首次实地验证最新发射的“地表水和海洋地形”卫星（SWOT）所观测到的南大洋数据。此航次所搭载的观测设备包括水下滑翔机、Argo浮标、Traxus海洋拖体观测系统、温盐深测量系统（CTD）等。“调查者号”于2014年入列，船长94米，总吨位6082吨，可搭乘20名船员和40名科学家。

　　（四）日本南部海域发生异常地震活动，“解明号”（KAIMEI）紧急调查

　　10月2—9日，日本南部鸟岛近海发生4次6级以上地震，监测到0.3~0.6米海啸，并发现海面有类火山成因浮石。由于实际海啸波高远大于地震强度所推演的波高，科学家猜测海底可能同步发生火山活动或地形变动事件。为了确认该海啸的真正成因，11月9—28日，日本海洋科技中心（JAMSTEC）紧急出动“解明号”调查船，开展多波束精细测量以确定海底火山和地形变化情况，设置海底地震仪采集地震波信息，并采集海面浮石以研究其来源。“解明号”调查船长100.5米，总吨位5747，可搭乘27名船员和38名科学家。

　　（五）俄罗斯完成北极喀拉海调查，获得临冬前观测数据并评估北极污染情况

　　11月6日，俄罗斯科学院希尔绍夫海洋研究所“克尔德什院士”号调查船抵达摩尔曼斯克港，完成北极喀拉海调查航次。临冬前的寒冷气候是此次调查遇到的最大困难，调查船观测了喀拉海海冰初始形成过程，测量了喀拉海东部大陆架海底地形，获取了海洋水文和水化学数据，采集了浮游生物和底部沉积物样品。由于冬季逼近，此次调查面积远小于原规划面积，但取得了北极临冬前的宝贵观测数据，将帮助评估该时间段生态系统的变化过程。此外，调查船还测量了重污染型核潜艇航迹附近的放射性情况、沉没油轮附近的污染情况和河口微塑料含量，确认了目前核潜艇不存在明显放射性污染，并发现船舶油漆已成为北极海洋污染的重要来源。“克尔德什院士号”船长122米，总吨位6259，不具备破冰能力，可搭乘含86名科学家在内的130人。

　　（六）热力学模拟表明，古南海形成于白垩纪，板块强度高于大陆板块边缘

　　大多数研究认为，现代南海是在古南海板块的俯冲作用下在华南大陆边缘形成的，而古南海板块已完全消失，只在南部婆罗洲和巴拉望岛留下一些板块碎片。现有的多个研究模型在设定古南海的年龄、大小和位置上都不一致，导致无法准确重建当时的板块运动过程。法国索邦大学的学者使用二维热力学数值模拟来探究在古南海板块俯冲过程中现代南海的打开过程，发现古南海板块强度必须高于大陆板块边缘强度，才能将俯冲的拉伸作用力传递到大陆边缘，从而导致现代南海打开。结合古南海蛇绿岩样品的年龄，研究人员认为，古南海板块至少形成于6500万年前的白垩纪时期。该研究体现了数值模拟在约束板块形成时间方面的强大能力，相关成果发表于《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）。

　　文献来源：Larvet, T., Le Pourhiet, L., Pubellier, M., & Gyomlai, T. (2023). Slab pull driven South China Sea opening implies a Mesozoic Proto South China Sea. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL105292.

　　（七）地中海马西利海盆发现数个巨型火山碎屑沉积体，构成规模庞大的海床

　　巨型海床是指体积巨大的海底沉积物，通常形成于单一的地质灾害事件，是深水盆地的重要组成部分。美国俄亥俄州立大学的学者使用二维多道地震剖面，结合ODP 107航次钻取的岩心样品，对地中海第勒尼安海马西利海盆（Marsili Basin）的巨型海床进行研究。多道地震剖面显示，马西利海盆下方0~70米范围存在了4个连续沉积的巨型海床，厚度10~25m，由平行的沉积地层隔开。钻探结果显示这4个巨型海床中有3个为火山碎屑砂岩和泥浆交替形成，另1个为火山碎屑流，表明该海域5万年以来大约每隔1万~1.5万年就会有一次大型火山活动。马西利海盆巨型海床与其西部瓦维洛夫海盆巨型海床都富含丰富浅水底栖有孔虫，物源均为北部坎帕尼亚火山群；而二者地层组成相似，表明它们可能是同一个巨大海床的两个部分，需要更多的大洋钻探进一步验证。相关成果发表于《地质学》（Geology）。

　　文献来源：Derek E. Sawyer et al, 50,000 yr of recurrent volcaniclastic megabed deposition in the Marsili Basin, Tyrrhenian Sea, Geology (2023).

　　（八）地表水随俯冲进入地球深部，促使核幔边界发生物质交换，形成地震低速层

　　地幔主要由硅酸盐和铁镁矿物组成，与铁镍金属为主的地核有着显著的物质成分区别。前人通过地震手段发现在核幔边界（CMB）处存在薄地震低速层，但是对其化学成分和成因尚不清楚。韩国延世大学的学者通过高温高压模拟实验来研究核幔边界处的物质交换，显示核幔边界含水矿物中的水会与铁硅物质发生反应，生成二氧化硅和氢化铁。研究认为，俯冲带将地表水以含水矿物的形式输送到地球深处，促使核幔边界发生广泛的物质交换，在地核顶部形成富氢缺硅的薄层。薄层具有较低的密度和地震波速度，且化学成分比较稳定。该研究通过室内模拟实验为核幔边界的物质变化过程提供了重要线索，相关成果发表于《自然·地球科学》（Nature Geoscience）。

　　文献来源：Taehyun Kim et al, A hydrogen-enriched layer in the topmost outer core sourced from deeply subducted water, Nature Geoscience (2023).

　　（九）长期海洋酸化记录揭示，局部区域过程与开阔的大洋之间存在偏差

　　海洋长时间观测记录是直接评估气候变化影响（如海洋酸化）的最可靠方法之一。美国加利福尼亚海洋渔业合作调查局（CalCOFI）自1983年起，每季度都采集海水样本，建立了加州近岸海水无机碳（DIC）变化的长时间序列。加州大学圣地亚哥分校的学者首次对加利福尼亚流东部边缘的90号站位DIC记录进行分析，探讨了37年来该区域的海洋酸化历史。结果表明，37年以来表层海水pH值下降速率约0.0015/年，且其波动具有明显的季节性特征，主要受温度和海水无机碳总量的控制。研究发现，尽管研究区海洋酸化的长期趋势与开阔的太平洋一致，但CO2吸收率存在约40%的偏差，且现有模型无法捕捉这一差异。该研究强调了区域海洋长期监测的重要性，相关成果发表于《通讯-地球与环境》（Communications earth & environment）。

　　文献来源：Wolfe, W.H., Martz, T.R., Dickson, A.G. et al. A 37-year record of ocean acidification in the Southern California current. Commun Earth Environ 4, 406 (2023).

　　（十）IODP记录揭示，早新生代极热事件期间碳循环扰动、生物钙化及海洋酸化间存在反馈联系

　　早新生代（~65—50 Ma）是典型的温室气候期，期间发生了一系列快速的、以碳同位素负偏移为特征的增温事件（也称极热事件），代表了全球碳循环的扰动。其中，晚达宁事件（LDE，~62.15 Ma）是系列气候事件之一，目前其研究程度仍然相对较低。英国爱丁堡大学的学者基于南大西洋ODP 1262站位的沉积记录，通过分析有孔虫的相关指标，重建了LDE期间南大西洋海水温度及碳酸盐化学组成的演化历史。研究表明，在LDE早期，海水温度呈脉冲式增加~1.5℃，在事件末期再次快速增加~0.5℃。此外，LDE期间南大西洋表层和深层海水都向更酸性的环境条件转变，可能与浮游钙质壳体生物的钙化程度增加有关。该研究强调了碳循环扰动、生物钙化作用及海-气CO2交换间的反馈联系，相关成果发表于《地质学》（Geology）。

　　文献来源：Harbich M, Barnet J S K, Rae J W B, et al. Warming, acidification, and calcification feedback during the first hyperthermal of the Cenozoic—The Latest Danian Event[J]. Geology, 2023.