【信息】海洋科技动态

　　2023年12月27日，美国国家科学基金（NSF）发布“铺设南极海底电缆可行性研究”报告，评估了南大洋环境、生物、地质、气候、国际法规、环境审查和许可要求等多方面因素，分析从澳大利亚或新西兰铺设一条海底电缆至美国南极麦克默多站的可行性。目前，南极洲是全球唯一未覆盖海底电缆通信的大陆，互联网信号要通过卫星收发，容量和带宽有限。因而，铺设一条电缆将提高南极互联网通信效率，及时传输更多的科学监测数据。麦克默多站是美国在南极建立的一个“科考小镇”，可容纳1000人以上，既是各国在南极最大的科研中心，也是美国在南极的主要后勤基地。

　　（二）新年首航，澳大利亚调查船启航前往南大洋进行多学科调查

　　2024年1月5日，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）“调查者号”调查船启航前往南大洋进行多学科调查。该航次将涉及物理学、生物地球化学、气候学等多学科研究，重点研究浮游植物释放的气体和气溶胶颗粒形成云凝结核的效果，及其对成云过程的影响，以进一步揭示南大洋独特气候的成因。这对了解南大洋气候模式、预测未来气候和海平面变化有重要意义。航次计划航行60天，航程9260公里，是“调查者号”自2014年入列以来单次执行时间最长的一个航次。“调查者号”长94米，总吨位6082，可搭乘20名船员和40名科学家。

　　（三）“地球”号与“新青丸”号协作升级DONET 2海底观测网，监测日本南海海槽的慢地震

　　2023年12月28日，日本“新青丸”号调查船启航执行DONET 2海底观测网建设任务，将使用4500米级ROV “Hyper Dolphin”号开展光电缆铺设。而在此前，“地球”号大洋钻探船已于11月30日完成安装海底钻孔长期监测装置，“新青丸”号负责将这些新加入的钻孔监测装置接入海底观测网。2024年1月升级启用后，DONET 2海底观测网将以极高精度监测日本南海海槽的慢地震事件。“新青丸”号以海洋生态环境调查为主，长66米，总吨位1635，可搭乘26名船员和15名科学家。

　　（四）韩国计划建立南极内陆科考站，已派人员前往勘探选址

　　2022年，韩国宣布将在2030年前在南极内陆建立一个科考站，并将配套2774亿韩元（约2.05亿美元）建造一艘15000吨级新破冰船。2023年11月16日，韩国极地研究所（KOPRI）科考队从韩国南极张保皋站出发，勘察并规划了一条长达1512公里前往南极内陆的交通路线，并为新科考站选址。2023年12月31日，科考队到达选址地点，开展一系列环境监测和气象观测活动。目前已有30多个国家在南极洲建立了科考站，但大多分布在南极大陆边缘及周边岛屿，仅有中、美、俄、日、法、意五国在南极内陆建站，韩国或将成为第6个。

　　（五）俄罗斯科考船完成芬兰湾调查，将建设碳试验场

　　2023年12月23日，俄罗斯科学院希尔绍夫海洋研究所“彼得洛夫院士”号调查船完成了为期15天的波罗的海东南部芬兰湾海洋环境考察。至此，俄罗斯2023年度所有调查航次圆满结束。本航次调查了芬兰湾海水和海底沉积物中碳氢化合物的分布状况，研究秋冬季的水体和水化学过程。希尔绍夫海洋研究所拟在该海域开发碳试验场，加强为应对气候变化而开展的减少碳排放相关研究。“彼得洛夫院士”号调查船长73米，总吨位2318，可搭乘32名船员和42名科学家。

　　（六）卫星测绘揭示了近年来人类海上活动变化，捕鱼业受疫情影响较大，但海上风电发展迅速

　　人类对海洋的运用和依赖程度越来越高，但海上活动却没有很好地量化统计，这为我们了解海洋经济的发展带来了困难。美国学者结合卫星图像、船舶GPS数据和深度学习模型，汇编了2017—2021年全球沿海水域的工业船舶活动和海洋能源基础设施数据。研究发现，世界上72%～76%的产业渔船航迹没有公开，其中大部分的捕鱼活动发生在南亚、东南亚和非洲附近。21%～30%的航运和海洋能源活动也没有出现在船舶航迹跟踪系统中。2020年受疫情影响，全球捕鱼量下降了12%，而同时期的航运和海洋能源活动则不受影响。其中，海上风电发展迅速，2021年风电设施数量已经超过了石油钻井设施。该研究揭示了近年来蓝色经济的发展情况和人类海上活动的重要变化，相关成果发表于《自然》（Nature）。

　　文献来源：Paolo, F., Kroodsma, D., Raynor, J. et al. Satellite mapping reveals extensive industrial activity at sea. Nature 625, 85–91 (2024).

　　（七）ODP沉积记录揭示，渐新世晚期以来，印尼水道关闭及季风增强共同驱动了印度洋表层水文变化

　　渐新世-中新世之交（~23 Ma）以来，构造活动驱动的水道开合以及南亚季风的演化，共同对印度洋表层环流产生了深远影响。然而，晚渐新世以来印度洋表层水文循环演化历史仍然知之甚少。印度卡哈拉格普尔理工学院的学者基于印度洋东部ODP 样品，分析浮游有孔虫的相对丰度及同位素组成，探讨了26 Ma以来印度洋表层水文循环演化及其控制机制。研究表明，25.6—12.9 Ma期间赤道东印度洋存在一个较厚的海水混合层，与此阶段相对较高的海表温度共同增加了跨半球的水汽输送，进而促进了南极冰盖扩张。随着印度尼西亚水道的逐渐关闭，印度洋表层水和深层水在14.7 Ma开始冷却，导致混合层厚度减薄。在~12.9 Ma后，印度洋混合层厚度呈现高频变化，指示该阶段印度夏季风的发展开始主导印度表层环流模式。相关成果发表于《全球与行星变化》（Global and Planetary Change）。

　　混合层：一般在大洋表层100米以内，由于对流和风浪引起的海水强烈混合，温盐度均匀，垂直梯度较小。较厚的海洋混合层通常起到了热储库的作用。

　　文献来源：Podder R S I S, Gupta A K, Clemens S, et al. Changes in the Indian Ocean surface hydrography driven by the seaway closure and monsoonal circulation since the late Oligocene[J]. Global and Planetary Change, 2023: 104335.

　　（八）全球变暖背景下，未来北极河流径流量增加，可能导致大量碳释放

　　随着全球气温渐升，北极变暖将会改变河流向海输送的营养物质及有机质通量，进而影响海-气之间的碳交换。法国拉罗谢尔大学的学者基于北冰洋波弗特海的海洋生物地球化学模型，分析了2000—2019年间麦肯齐河中6种生物地球化学成分（如有机碳）向海输入情况，由此探讨了其对海-气CO₂通量的调控作用。研究发现，河流向海径流的增加会促进CO₂向大气释放，尤其在无冰覆盖的暖期。据估算，麦肯齐河中生物地球化学成分造成的CO₂净释放为0.13 Tg/C/yr（每年百万吨碳），表明该河流在调节碳源-汇方面发挥了重要作用。该研究强调，准确地模拟河口海岸的生物地球化学循环，对于评估当今北极沿岸对于快速气候变化的环境响应至关重要。相关成果发表于《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）。

　　文献来源：Bertin C, Carroll D, Menemenlis D, et al. Biogeochemical river runoff drives intense coastal Arctic Ocean CO₂ outgassing[J]. Geophysical Research Letters, 2023, 50(8): e2022GL102377.

　　（九）研究海底沉船周边的海洋生物多样性，有助于发展新的生态学分支

　　目前，全世界约有300万艘沉船分布在海底、河床和湖底中，被联合国教科文组织列为“水下文化遗产”。沉船为多种生物提供水下栖息场所，支持了区域生态资源的发展。美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的学者基于沉船生态学的前沿科学成果，综述了这一新生态学分支的系统特征及其未来研究趋势。学者认为，沉船生态系统通常具有继承性、空间分区性、系统连通性、能量流传递、环境干扰、栖息地退化等特征。全球沉船为生态学研究提供了天然试验场所，可以基于此建立生态监测网络，了解自然生态系统的演化模式。此外，综合利用调查船及其搭载设备所收集的科学信息，基于多学科交叉的方法研究生态群落的动态发展规律及其与周边环境的相互作用，将成为该学科未来发展的重点。相关研究发表于《生物科学》（BioScience）。

　　文献来源：Paxton A B, McGonigle C, Damour M, et al. Shipwreck ecology: Understanding the function and processes from microbes to megafauna[J]. 2023.

　　（十）玛丽安峡湾维持南极生态系统健康，其海水交换机制受潮汐力和风力影响

　　玛丽安峡湾是南极南设德兰群岛西南部的一个峡湾，是韩国南极世宗王站所在地。韩国极地研究所的学者在玛丽安峡湾入口处部署设备，记录了2018—2021年间该区域海水的温度、盐度和流速变化。分析发现，潮汐和风力是维持玛丽安峡湾入口处海水与淡水稳定交换的主要因素，海水通常流入峡湾底部，再向上运动与海表层淡水发生交换，驱动表层洋流运动。淡水在玛丽安峡湾的平均停留时间为9天，但当有很强的东风时会缩短到2天以内，这不利于海洋浮游植物的生长。相关成果发表于《地球物理研究杂志：海洋》（Journal of Geophysical Research: Oceans）。

　　文献来源：Kim, Y., Kim, T.-W., Park, S.-J., Ha, S.-Y., Park, J., Yoo, J., & Cho, Y.-K. (2023). Properties and mechanisms of seawater exchange in Marian Cove, King George Island, West Antarctic Peninsula. Journal of Geophysical Research: Oceans.