近期，美国能源信息署（EIA）预测，2024年年初全球能源供应量将减少，能源结构将变得不稳定。受欧佩克和俄罗斯持续减产、美国产量增长疲软影响，全球石油产量增速将低于消费量增速。北半球持续低于正常气温可能导致天然气需求量增加，天然气供应亦将面临挑战。
持续增长的能源需求可能催生新的油气开采技术。美国能源分析公司认为，美国生产商正寻求技术突破，以充分开采废弃的常规和非常规油气井。挪威石油管理局提出，挪威大陆架上约65%天然气资源位于致密储层中，亟待技术突破才能实现大规模商业化开采。此外，2023年，人工智能技术在美国油气行业初现苗头，有望于2024年得到进一步发展，在生产管理和油井评估等环节发挥重要作用。
（二）美日合作，启动阿拉斯加北部天然气水合物长期产气试验
2024年1月10日，日本东洋工程公司宣布，已启动美国阿拉斯加北部普拉德霍湾天然气水合物长期产气试验。该项工作受日本金属与能源安全组织（JOGMEC）委托，属JOGMEC与日本产业技术综合研究所（AIST）联合牵头的“未来天然气水合物商业开采”研究项目，由日本经济产业省资助，美国能源部国家能源技术实验室参与。东洋公司自2016年起开始承担该项目的地球物理勘探工作及生产测试系统和远程监控系统的设计、生产和运行维护，2023年9月开始进行了多次产气和降压试验，近期开始进行长期生产测试，为未来商业化开采做准备。
（三）美国国防部将向国会提交深海采矿评估报告，意图遏制他国在海底矿产领域的发展
2024年1月3日，美国总统签署2024财年的《国防授权法案》，同时指示众议院军事委员会于3月1日前向国会提交一份评估深海采矿及海底多金属结核处理情况的报告。2023年11月，美国两党已共同敦促参议院批准《联合国海洋法公约》，认为不可对深海采矿袖手旁观；12月，31名国会议员致信国防部长和五角大楼，强调海底矿产作为新竞争载体的重要性，直言“为了对抗他国在全球供应链中日益增长的实力，美国必须保证自己对包括多金属结核在内的战略性矿产资源和材料的供应，以减少对外国对手进口的依赖”。今年的《国防授权法案》也强调美国要加大力度，以应对潜在的对手国家。
（四）美国斯克利普斯海洋学研究所（Scripps）完成第二次南加州近岸海底调查，绘制高分辨率海底地图
2024年1月5日，Scripps宣布完成了第二次南加州近岸海底垃圾倾倒场调查。该项目由美国海军打捞和潜水处、海军研究办公室共同资助，Scripps负责执行，于2021—2023年持续对南加州近岸的工业废弃物倾倒点进行环境调查与评估，期间使用AUV、ROV绘制350平方公里高分辨率海底地图并拍摄大量海底环境影像资料，还部署海底系泊装置以采集长期洋流数据。项目的调查数据已应用于研究海底倾倒物对海洋食物网的影响，支撑制定海洋环境修复方案和海军重新评估水下活动路线等领域。南加州近岸在上世纪曾作为DDT农药、海军军火等工业废弃物的倾倒地点，存在巨大的生态安全隐患。
（五）美国能源部（DOE）资助三个项目，将评估从海洋巨藻中提取稀土元素的可行性
近日，美国DOE能源高级研究计划署宣布资助3个“藻类采矿”创新性项目，分别是太平洋西北国家实验室（PNNL）牵头的“探索大型藻类作为重要矿产来源”项目、阿拉斯加大学费尔班克斯分校（UAF）牵头的“从海藻中回收稀土元素的地球化学、浓度和可扩展性评估”，以及Umaro食品公司牵头的“稀土元素海洋生物矿开采”项目。PNNL将开发专用于提取金属元素的有机分子吸附剂，研究从大型藻类中有效提取稀土元素和铂族金属的方法；UAF将研究阿拉斯加某稀土矿床周围超富集藻类中稀土元素的富集潜力；Umaro公司将研发专用螯合剂，选择性地从食用海藻中提取稀土元素和铂族金属。3个项目经费尚未公布。
（六）以海洋生物的碳储存量为基础，可更准确地计算海-气碳输出通量，进而评估海洋对大气CO2含量的影响
浮游生物将大气中的CO2通过光合作用转化为有机物带入海洋的过程称为生物碳泵，这是海-气碳循环的重要环节。按已有研究，通常直接用生物碳泵带入海洋的碳总量为碳输出通量，但这可能存在误差。德国亥姆霍兹海洋研究中心的学者对前人研究的方法和结论进行整合分析，认为生物碳泵所带入海洋的碳量与输出通量之间存在差异，提出使用海洋生物中的碳储存量来计算海-气碳输出通量更为合适，并以此为基准评估海洋对大气CO2含量的影响。研究指出，随着全球变暖和人类工业活动加剧，在出口通量减少的情况下，由于受到海洋环流的影响，海洋生物中的碳返回大气的时间变长，从而导致大气CO2含量的增加幅度下降。该研究为针对海洋生物的碳封存方法提供了可行性分析，相关成果发表于《全球变化生物学》（Global Change Biology）。
文献来源：Ivy Frenger et al, Misconceptions of the marine biological carbon pump in a changing climate: Thinking outside the "export" box, Global Change Biology (2024).
（七）通过多学科数据联合分析，重建东太平洋秘鲁北部弧前俯冲带的构造演化史
按俯冲过程，俯冲带可分为增生型和侵蚀型两类。秘鲁北部东太平洋陆缘是遭受俯冲侵蚀的典型陆缘，其俯冲过程和弧前盆地的演化过程尚未得到详细研究。英国曼切斯特大学的学者结合钻井资料、磁异常和多道地震数据，研究该区域弧前盆地的演化史。研究发现，在渐新世之前（＞34Ma），正断层结构在整个弧前结构上占主导地位，弧前盆地从不断抬升的隆升期过渡到正断裂伸展的凹陷期。中新世（＜23Ma）以来，弧前盆地地壳缩短，板块汇聚收敛速率降低，以形成大型构造为主要特征。结合磁异常数据，该研究认为，东太平洋纳斯卡板块向东北方向的运动驱动形成了现今的构造挤压体系，这可能是导致厄瓜多尔南部和秘鲁北部地震活动静止的原因。该研究首次详细揭示了秘鲁北部从弧前盆地到海沟的精细地壳结构和演化历史，相关成果发表于《大地构造学》（Tectonics）。
文献来源：Lajo-Yáñez, J. A., Flint, S. S., Huuse, M., & Brunt, R. L. (2024). Tectono-stratigraphic insights on the dynamics of a complex subduction zone, northern Peruvian forearc. Tectonics, 43, e2023TC007860.
（八）西北太平洋千岛海沟的俯冲洋壳顶部地层存在起伏，是诱发浅层地震的关键因素
浅层地震是发生在板块边界深度较浅的小型地震，通常认为浅层地震的发生与海山和海脊俯冲相关。据日本海沟沿岸地震和海啸海底观测网（S-net）监测数据，2006年以来，西北太平洋千岛海沟南部的西侧发生过多次浅层地震，但是该区域附近没有任何俯冲的海山和海脊，无法用已有的认识解释其机制。日本神户大学的学者解析了在千岛海沟采集的7条平行多道地震剖面，发现沉积物之下、俯冲洋壳顶部的地层起伏形态与浅层地震的发生位置和发生次数相关，在明显起伏的区域，发生概率更高。该研究推测，洋壳顶部地层的起伏影响了板块边界的水和地质条件，导致较多的浅层地震发生。相关成果发表于《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）。
文献来源：Yamaguchi, H., Kodaira, S., Fujie, G., No, T., Nakamura, Y., Shiraishi, K., & Seama, N. (2024). Undulations in subducted oceanic crust correlate with shallow tremor distribution in the Kuril Trench off Hokkaido. Geophysical Research Letters, 51, e2023GL106815.
（九）IODP沉积记录揭示，始新世暖室气候可能是由火山活动驱动形成
始新世（53.0—36.5 Ma）不仅是全球板块重组的活跃期，也是地球气候由极端温室期逐渐向冷室期转变的关键阶段。韩国海洋科学技术院及中国科学院海洋研究所的学者应用东南印度洋IODP站位的岩心，通过沉积物高分辨率汞（Hg）和锇（Os）元素的丰度及同位素分析，探讨了始新世阶段构造活动与气候演化间的联系。研究表明，始新世中期（~45—38 Ma）经历了长期的火山活动，可能与此阶段板块构造活动（如澳大利亚与南极洲板块分裂）有密切联系。学者认为，这一持续且活跃的火山活动很可能进一步驱动了此后的全球变暖过程，即进入中始新世气候适宜期（MECO，42.0—40.5 Ma），具体表现为大陆风化加剧，这指示显著的暖湿气候条件。该研究揭示了始新世长期温室气候维持的主要机制，证实了构造尺度上的板块活动与气候演化之间有密切联系。相关研究发表于《地球和行星科学快报》（Earth and Planetary Science Letters）。
文献来源：Lim D, Xu Z, Kim J, et al. Enhanced volcanic activity and long-term warmth in the middle Eocene revealed by mercury and osmium isotopes from IODP Expedition 369 Site U1514[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2024, 627: 118565.
（十）数学模型推测，本世纪南极海洋保护区将面临严重海洋酸化威胁
为保护高纬度南大洋独特的生物多样性，南极海洋生物资源保护委员会（CCAMLR）在多个海区建立或拟建立海洋保护区（MPA），未来计划组建为一个MPA网络。在全球气候变化的背景下，这些海域未来受海洋酸化的影响程度仍然存在不确定性。美国科罗拉多大学的学者基于高分辨率的海洋—海冰—生物地球化学模型，模拟了本世纪4种排放情景下海洋酸化的发展趋势。研究预测，到2100年南极MPA的表层水（＜200 m）pH值将下降0.36，且人类活动排放的碳在水柱中的垂向混合将会造成严重酸化。据推测，在最高排放的情景之下，本世纪末将会开始出现文石不饱和现象，即海洋酸化。该研究呼吁各国采取强有力的减排措施及管理策略，减少人类活动及相应的气候变化对海洋生态环境的威胁，例如继续扩大南极保护区。相关研究发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。
文石饱和度：是评估海洋酸化对海洋钙质生物影响的重要指标之一。
文献来源：Nissen C, Lovenduski N S, Brooks C M, et al. Severe 21st-century ocean acidification in Antarctic Marine Protected Areas[J]. Nature Communications, 2024, 15(1): 259.
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