到2100年海平面上升可能危及4.1億人，NASA支持海洋碳循環(huán)研究

樂康居 2021-07-29

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美國高校自主研發(fā)納米衛(wèi)星，開始傳回海洋水色遙感影像

海洋水色遙感是利用地球軌道衛(wèi)星上搭載的遙感儀器獲取海洋表層反射信號，來反演水體中引起海洋水色變化的各種成分含量，如葉綠素濃度、懸浮泥沙含量、溶解有機物含量等。2018年，美國北卡羅來納大學自主研發(fā)了一枚載有海洋水色傳感器的納米衛(wèi)星（重量小于10公斤的人造衛(wèi)星），名為SeaHawk-1 Cubesat。該衛(wèi)星重量不到5公斤，體積僅有一條面包的大?。?0cm×10cm×30cm），搭載SpaceX火箭進入地球軌道，日前已通過調試，從6月21日起每周生成約100張高分辨率遙感影像，這些影像數(shù)據(jù)在國際海洋水色協(xié)調組織（IOCCG）和美國宇航局（NASA）網站免費提供。

由SeaHawk-1 Cubesat納米衛(wèi)星獲取的遙感影像

NASA支持海洋碳循環(huán)研究

美國佛羅里達大西洋大學和佐治亞理工學院將聯(lián)合開展一項研究，通過衛(wèi)星遙感解譯來量化和表征海洋表層的各種“碳源”，通過其合作開發(fā)的海底著陸器量化海底沉積物的儲碳和放碳能力，結合水動力模型模擬碳在海洋中的傳輸鏈。近日，NASA撥款73.6萬美元資助這項研究，以更好地了解海洋在地球系統(tǒng)中的作用。

佛羅里達大西洋大學和佐治亞理工學院合作開發(fā)的海底著陸器（圖源：NOAA）

丹麥批準波羅的海近海調查，計劃建造海上風電站和開發(fā)能源島

去年6月，丹麥批準了兩個能源島的開發(fā)計劃，一個在北海，另一個為波羅的海博恩霍爾姆島，并由丹麥國家電力和天然氣輸電運營商Energinet對這兩個能源島進行可行性研究。近日，丹麥能源署（DEA）批準Energinet在波羅的海近海開展海床調查并研究海上風電場建設的可行性。據(jù)悉，丹麥計劃在此建造兩個海上風電場，并接入博恩霍爾姆能源島。今年晚些時候，DEA將啟動博恩霍爾姆能源島海上風電場的戰(zhàn)略性環(huán)境評估，預計將于年底或明年初啟動磋商進程。北海和博恩霍爾姆島這兩個能源島都必須與其他國家的電網相連，計劃于2030年之前完工。今年年初，德國輸電系統(tǒng)運營商50Hertz與Energinet就已簽署了意向書，合作進行博恩霍爾姆能源島項目，將德國和丹麥的電網通過互聯(lián)器連接起來。

能源島假想圖（圖源：丹麥能源署）

歐盟全力支持比利時建設能源島

近日，歐盟委員會通過一項提案，為比利時提供4.5億歐元（約5.3億美元）經費建設能源島。該能源島位于比利時離岸40公里處，占地5公頃，未來將有三個主要目標：1. 將其海域內2.1吉瓦的海上風能接入陸上電網；2. 與其他國家或地區(qū)合作，整合并進口北海及其周邊地區(qū)的可再生能源，促進綠色能源（如氫能）生產；3. 為海上作業(yè)及其他公共設施的運營維護提供場地。此前，歐盟已為比利時創(chuàng)新氫項目和多功能能源平臺建設撥款了5.4億歐元（約6.4億美元）。

比利時海洋開發(fā)計劃2020-2026

澳大利亞啟航調查其印度洋領海范圍內生態(tài)系統(tǒng)，以建立新的海洋保護區(qū)

近日，澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）的“調查者”號科考船啟航印度洋，進行為期45天的海洋生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)調查。本次科考團隊由澳大利亞的九家機構組成，將測量澳大利亞印度洋領海范圍內的海底地形數(shù)據(jù)，調查海洋生物及其棲息環(huán)境，發(fā)現(xiàn)新物種，建立生物基線，支撐規(guī)劃一個74萬平方公里的海洋保護區(qū)。此外，該航次還將對澳大利亞現(xiàn)有的三個海洋公園進行調查。

科學家將搭載“調查者”號進行調查（圖源：CSIRO）

美國初創(chuàng)公司開發(fā)水樣采集無人飛行器系統(tǒng)

近日，美國無人機和數(shù)據(jù)服務初創(chuàng)公司Reign Maker宣布推出一款基于無人飛行器的水樣采集和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，可取淺海樣本，將大幅提高采樣效率和準確性，減少出海取樣的人員需求，降低海上調查船定位的要求。該系統(tǒng)的實體由水樣采集器和一個可固定樣品瓶的支架組成，安裝到無人機上，在高達5節(jié)的流速下獲取表層5cm左右的水樣，并獲取衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)。兩名操作人員輪班7小時可收集高達120個樣本，每次取樣時間不到三分鐘，方便快速監(jiān)測水質。

新型水樣采集無人飛行器系統(tǒng)（圖源：Nixiedip）

科學家利用IODP鉆孔數(shù)據(jù)解釋慢地震

慢地震通常發(fā)生在俯沖帶板塊邊界，是一種相對安靜的地震。不同于一般地震的瞬間發(fā)生，慢地震通過較長的時間來釋放能量，通常為數(shù)小時至數(shù)月。雖然慢地震本身無害，但也可能誘發(fā)破壞性地震。慢地震的發(fā)生和俯沖帶滲水區(qū)孔隙壓力變化有關。近期發(fā)表在《地球物理研究雜志：固體地球》的一項研究中，科學家利用IODP370航次在日本西南海域慢地震發(fā)生區(qū)獲得的鉆孔數(shù)據(jù)，分析了不同深度的孔隙壓力，估算鉆探過程中發(fā)現(xiàn)的含水層孔隙壓力升高值，證實了橫向延伸數(shù)百米的超壓含水層的存在。科學家進一步將數(shù)據(jù)同鄰近鉆孔數(shù)據(jù)進行綜合對比分析，認為該俯沖帶中存在著零散分布的、亞公里尺度的超壓含水層，這些超壓含水層的存在可能導致了該地區(qū)慢地震的發(fā)生。

日本南海海槽俯沖帶的各類慢地震非均質分布示意圖（圖源：Obara, 2016）

美國科學家在卡斯卡迪亞俯沖帶尋找巨大逆沖斷層

卡斯卡迪亞俯沖帶位于北美大陸西岸，曾是巨大逆沖斷層型地震的發(fā)生地，據(jù)統(tǒng)計，該俯沖帶每隔200~530年便會誘發(fā)一場特大地震，但現(xiàn)今卻異常平靜，這種巨大逆沖斷層“鎖定”狀態(tài)所積累的應變力可能會在下一次巨大地震中被釋放。為了探究產生巨大地震的斷層性質及位置，近日，一支科研團隊正搭載Marcus G. Langseth科考船沿北美西海岸對卡斯卡迪亞俯沖帶進行為期六周的調查。該團隊由哥倫比亞大學、德克薩斯大學地球物理研究所、伍茲霍爾海洋研究所、華盛頓大學、俄勒岡州立大學和美國國家海洋和大氣管理局組成，使用高精度地震成像設備，獲取完整的卡斯卡迪亞俯沖帶的地震影像，并探測和表征俯沖帶的精細結構，以幫助解決與太平洋西北地區(qū)地震和海嘯災害有關的一系列科學問題。

卡斯卡迪亞俯沖帶位置示意圖

海底地震儀（OBS）或可監(jiān)聽冰川滑移速度

冰震是指冰川運動和破裂過程中產生的震動，其幅度范圍包括從輕微震顫到相當于7級地震的突發(fā)性破裂或滑動，頻率范圍較寬。而冰川運動通常伴隨著危險而惡劣的氣候環(huán)境，因此很難直接觀測到。近日，發(fā)表于《自然·通訊》上的一項研究中，日本北海道大學的科學家團隊將OBS放置在冰川前緣的海底，在排除淺層地震和部署在附近其他傳感器干擾后，檢測到了由冰川基底滑動（由冰床基巖表面融水導致的滑動）引起的冰震信號，發(fā)現(xiàn)這種信號強度與冰川運動具有良好的相關性?？茖W家提出，冰川滑移產生的震動信號與在俯沖帶慢地震事件中觀察到的構造震顫類似，通過信號強度可推斷冰川滑移速度，如部署多個OBS站將有助于定位震顫。

科學家在組裝用于監(jiān)聽的海底地震儀（圖源：I. Asaji）

科學家利用NASA衛(wèi)星數(shù)據(jù)從太空追蹤海洋微塑料

海洋中的塑料垃圾因太陽照射和海浪運動而分解時，就會形成微塑料，這些塑料微粒會對海洋生物和生態(tài)系統(tǒng)產生危害。微塑料可以被洋流帶到數(shù)百或者數(shù)千英里之外，因此很難追蹤和清除它們。以往海洋微塑料運動軌跡的測量通常使用浮游生物拖網手段或海洋環(huán)流模型估算。近日，美國密歇根大學的科學家提出了一種追蹤海洋微塑料的創(chuàng)新方法，他們通過NASA旋風全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（CYGNSS）獲取海面粗糙度（遙感技術中表示海洋動力特征的參數(shù)，受風浪影響），在去除海表風速影響后，發(fā)現(xiàn)海洋微塑料分布與海表粗糙度有關，微塑料往往聚集于較平靜的水域中，科學家認為GYGNSS可用作從太空追蹤海洋微塑料的工具。這項研究近期發(fā)表于《IEEE·地球科學與遙感學報》。

利用CYGNSS監(jiān)測全球微塑料濃度變化。紅色表示微塑料濃度高，藍色表示微塑料濃度低（圖源：NASA）

到2100年海平面上升可能危及4.1億人

海岸洪水是海洋潮位、洪峰等因素引起的自然災害，受海平面上升影響，極端海岸洪水事件的影響范圍越來越大，受威脅的區(qū)域越來越多。進行海岸洪水風險評估時往往需要高精度陸地高程數(shù)據(jù)。近日，發(fā)表在《自然·通訊》上的一項研究中，科學家利用NASA的太空激光雷達（LiDAR）獲得精確的全球高程模型。該模型顯示，海平面以上兩米內的易受威脅地區(qū)中62%位于熱帶。目前，全球易受威脅地區(qū)人口約為2.67億，而這一數(shù)字到2100年預計將增加到4.1億，其中熱帶地區(qū)占72%，尤其是亞洲的熱帶地區(qū)就占到59%。該研究認為未來熱帶地區(qū)、特別是亞洲的熱帶地區(qū)，將更多地承受海平面上升帶來的威脅。

2020年全球四個大型熱帶三角洲低于海平面以上5m區(qū)域內的2020年人口密度分布（上）、2020年地表高程（中）和相對海平面上升1m后的地表高程（下），從左至右分別為印度孟加拉國、越南湄公河、中國珠江口和巴西亞馬遜；高程圖中紅色色斑代表地表高程小于0m，深藍色為0~2m，淺藍色為2~5m（圖源：Hooijer, 2021）

信息來源：廣州海洋局海洋戰(zhàn)略研究所匯編