实施海洋负排放践行碳中和战略

碳中和是应对气候变化的必由之路,海洋负排放是实现碳中和的重要途径.文章提出海洋负排放相关的八个基本路径,包括陆海统筹减排增汇、海洋缺氧酸化环境减排增汇、滨海湿地减排增汇、养殖环境减排增汇、珊瑚礁生态系统减排增汇、海洋地质碳封存、海洋碳汇核查技术体系,以及海洋碳汇交易体系和量化生态补偿机制等;旨在抛砖引玉,引发研讨、推动...     

变化海洋中的甲烷气候临爆点潜力及生成悖论

在世纪时间尺度上,甲烷的全球增温潜势大约是二氧化碳的30倍.甲烷排放被认为导致了地球史上多次全球气候变化事件的发生和大规模的物种灭绝现象.因此,研究甲烷生成过程对于理解全球气候变化至关重要.长期以来一直认为,海洋中可检测到的生源甲烷完全是由低氧和无氧环境中产甲烷古菌的厌氧代谢活动产生的.但是,有众多研究报道显示,全球海洋范围内的许多含氧表面水体和近表水体中的甲烷是过饱和的,由此造成向大气甲烷净排放.含氧海水生成甲烷的现象被称为"海洋甲烷悖论".尽管该悖论仍未完全得到解决,但是最近的研究已经提出了一些有关含氧海水中甲烷生成的科学假说.文章将对甲烷在全球气候中的重要性的理解进行总结,并分析含氧海水环境中甲烷生成的生物过程及其机理.此外,我们将初步探讨相关微生物代谢过程与气候及海洋环境的全球性变化之间的关系.     

我国海洋地球物理探测技术发展现状及展望

海洋地球物理场是一个四维的动态复杂变化系统,涉及多物理场、多界面和多尺度问题,受内外因素的共同制约.基于海洋地球物理场特征,海洋地球物理探测是揭示地球内部构造与性质的重要技术手段.通过回顾国内外海洋科学研究历史以及海洋地球物理探测技术的发展历程,对我国海洋地球物理探测技术发展进行了分析,现今的技术发展受科技进步驱动,反映国家与时代发展的需求.探讨了技术发展与需求之间的关系,依据各种地球物理探测手段及其探测平台的特点,提出了以下技术展望:优化传统的海洋地球物理勘探技术;加速并完善多样式探测平台的建设和科学载荷的研究;构建"空-天-海-潜"海洋地球物理立体探测体系;海洋地球物理探测技术与"大数据"和"人工智能"等技术深度融合.     

海洋对干旱半干旱区气候变化的影响

干旱半干旱区约占全球陆地总面积的41%,由于增温显著、降水稀少,导致生态脆弱、生存环境恶化,对全球气候变化的响应相对敏感.海洋作为地球气候系统的重要调节器,在干旱半干旱区气候变化过程中发挥着至关重要的作用;尤其在现代气候变化,海洋活动对干旱半干旱区气候变率的影响不可忽视.文章回顾了近百年干旱半干旱地区的气候变化特征,总结了海洋活动对其变化影响的研究进展,重点归纳了太平洋年代际振荡(PDO)、大西洋多年代际振荡(AMO)以及El Ni?o和La Ni?a等对干旱半干旱地区气候变化的影响;概述了不同海洋振荡因子协同影响干旱半干旱气候变化的机制.研究表明:全球干旱半干旱区在近百年来表现出显著的强化增温现象,呈现出明显的年代际干湿变化特征;该变化特征与海洋年代际尺度振荡因子有密切关系,由于海洋振荡因子的不同位相组合显著改变海陆热力差,进而影响西风急流、行星波及阻塞频率,导致干旱半干旱区温度及干湿特征发生改变.随着干旱半干旱地区气候变化的加剧,未来的海洋活动变化对其影响将出现新的特征,这将增加干旱半干旱地区未来气候变化的不确定性,加剧干旱半干旱区对全球气候的影响.     

海洋微型生物碳泵储碳机制及气候效应

海洋中存在一个巨大的惰性溶解有机碳(RDOC)库,可与大气CO2碳量相媲美.两个碳库之间的交换势必影响气候变化.RDOC可在海洋中保存数千年,构成了海洋储碳的重要机制.探寻RDOC碳库形成机制是认识海洋如何储碳的关键.新近提出的"海洋微型生物碳泵(Microbial Carbon Pump,MCP)"理论指出,海洋微型生物是RDOC碳库的主要贡献者.本文从MCP的主动机制和被动机制及其环境调控出发,论述了海洋RDOC的组成与生物来源,RDOC组分的微型生物代谢途径,病毒的裂解过程以及浮游动物活动对RDOC生产的贡献,不同类群微型生物有机碳代谢特征及其生物标记物与碳氢同位素表征,以及MCP的能量代谢特征与储碳效率,并结合MCP储碳的地史证据展望了MCP在增加海洋储碳能力方面的应用前景.     

海洋微型生物碳泵理论的发展与展望

微生物是驱动海洋元素循环的主体,在调节全球气候变化中起着重要作用.近半个世纪海洋研究的一个谜团就是"为什么有着一个相当于大气CO2碳总量的惰性溶解有机碳(Recalcitrant Dissolved Organic Carbon, RDOC)库在海洋中长期存在?".生物泵(Biological Pump, BP)和微食物环(Microbial Loop, ML)研究加深了我们对生物在海洋碳循环中作用的理解,但直到微型生物碳泵(Microbial Carbon Pump, MCP)理论的提出,才真正阐释了海洋惰性溶解有机碳来源和存储的生物地球化学机制. MCP是由微型生物介导的溶解有机碳(非沉降)转化和迁移的海洋储碳新机制,提出了RDOC产生的3个重要途径:(1)微型生物特别是异氧细菌和古菌在有机质降解代谢过程中改造并分泌RDOC;(2)病毒颗粒裂解宿主导致细胞的死亡并释放RDOC;(3)原生动物等捕食者摄食微型生物并释放RDOC. MCP揭示了海洋RDOC的惰性机制,定义了两类RDOC组分(RDOCc和RDOCt),为调节气候和改善生态环境提供了可验证的理论.为纪念中国科学家在海洋碳循环领域的突出贡献,文章在回顾海洋微型生物与碳循环相关研究基础上,系统总结并讨论了MCP理论提出以来中国在此领域的国际引领地位和影响力,并展望了未来研究的方向.     

各国抢滩海洋经济

向海洋要生产力已成全球新趋势。当前世界经济已进入资源环境瓶颈期,沿海各国纷纷将国家战略利益竞争的视野转向资源丰富的海洋。资料显示,海洋和涉海经济已占到世界经济总量的80％左右,国际海洋竞争正日趋激烈。     

国际海洋地震观测最新进展和我国海洋地震观测发展探讨

海洋地震观测是全球地震观测的一个重要组成部分。论述了国际海洋地震观测的最新进展及我国海洋地震观测的发展情况：目前全球海洋地震观测已进入深海海底长期定点实时观测阶段,美国、加拿大、日本和我国台湾地区的几个环太平洋大型海底科学观测项目正在安装调试,日本还启动了海底发震带的钻探及钻孔观测以研究海底动力学过程。我国也断续开展了一些海洋地震观测试验,但目前长期海洋地震观测基本处于空白。认为,海洋地震观测技术门槛高,系统性强,但近年来在美日等国已趋于成熟,正在推广实用。未来防震减灾应用广泛,需要关注。     

海洋储碳机制及区域碳氮硫循环耦合对全球变化的响应

海洋储碳机制及区域碳氮硫循环耦合对全球变化的响应是全球变化及应对领域的关键研究主题之一,分析了全球变化过程中海洋储碳需要解决的4大前沿科学问题、需要重点开展的4项海洋储碳研究以及未来可能的突破点.     

海洋表面盐度与海洋环流和气候变化的关系

依据Argo的海洋盐度观测及降水、蒸发、海面高度等数据分析了全球海洋表层盐度的平均态和低频变化特征及其与海洋环流和气候变化的关系,并结合前人成果对海洋盐度的研究进行了回顾和展望.蒸发减降水在最低阶上决定了海洋表层盐度的分布,海洋环流动力过程在大部分海域调整了海洋表层盐度的空间结构,并影响了海洋表层盐度的低频变率.全球变暖的情况下,海洋表层盐度表现为盐度高的地方会变得更高、盐度低的地方会变得更低,表征为整个水循环系统的加强.在最近20年全球变暖停滞期,海表盐度变化与全球变暖的趋势不同,更多地体现了对气候系统的年代际及多年代际振荡的响应,此阶段对应着Walker环流加强;西太平洋和东南印度洋海表盐度的反向变化揭示了跨海盆尺度海洋动力过程的重要性,海洋Rossby波和印尼贯穿流的共同作用使得东南印度洋海表盐度显著降低;在东南太平洋和北大西洋更多地体现了全球变暖下的海表盐度单调升高或降低的响应.期待未来的盐度卫星能够提供更高时空分辨率的盐度数据,这将和Argo观测一起,拓展我们在中尺度动力学、区域海洋学以及气候变化等方面的认知.     

海洋中和海洋边缘的巨震是调节气候的恒温器之一

人类活动排放二氧化碳气体使全球增温,从而引起极冰融化、海水淹没海边城市以及暴洪和疾病的增加.因而全球增温已成为人们非常关注的问题.     

海洋地震台网：海洋中的宽频带地震学

1 科学原理有两类需要海洋地震台网(OSN)的科研任务:需要分布尽可能广的永久性地震台站的全球性课题,包括在海洋地区的覆盖,和重点研究海洋盆地中的地震活动性、结构和构造等区域性课题,这两种研究需要不同类型的设备,尽管每类研究的内容可能会有所重叠。很明显,全球地震台网在东太平洋和南半球海洋区域的台站覆盖有很大的空区,而且这个空缺不能用海岛台站来弥补。这些空区: 妨碍了大部分核幔边界和最下部地幔     

中国近海养殖环境碳汇形成过程与机制

中国是世界上海水养殖规模最大的国家,通过开展近海养殖增加海洋碳汇(亦称蓝碳)是应对全球气候变化和促进低碳发展的一条新的科学途径.蓝碳是"蓝色粮仓"建设的重要内容之一,通过提高贝藻等的养殖产量,增加可移出的碳汇,是近海蓝碳开发的一部分.而微型生物蓝碳、溶解有机碳(主要指惰性溶解有机碳)、颗粒碳的沉积等都是养殖碳汇的重要组成部分,是以往被遗漏的碳汇部分.从不同角度全面揭示近海养殖环境的碳汇形成过程与机制,科学评估近海养殖碳汇功能,不仅可为渔业经济可持续发展和生态文明建设提供重要的理论与技术支撑,并可能在未来碳市场中创造新的经济价值.     

21世纪中国城市海洋灾害防御战略研究

我国有漫长的海岸线,沿海地区是我国经济发展最快的地区,但是海洋灾害的频繁发生及其造成的经济损失年均增长率的不断提高,已经成为制约我国海洋经济和沿海经济持续稳定发展的重要因素.基于海洋灾害的特殊性、海洋对社会发展与日俱增的重要性,对影响我国沿海地区的海洋灾害及其危害性进行了系统、详细的探讨,并根据我国对海洋灾害的防御能力提出了防灾减灾的战略措施.     

记“海洋六号”第29航次科考

正在海洋强国梦的召唤下,中国的海洋地质事业正经历着百年不遇的发展良机。肩上负着以高科技手段为国家勘察、争取海洋战略资源的沉甸甸使命,"海洋六号"船在过去的两个月时间里克服了各种恶劣海况,应对了多次设备故障,出色地完成既定的任务,眼水、汗水和咸咸的海水浸泡在一起。中国建设"海洋强国"的努力,离不开像"海洋六号"这样的科考船在深海大洋中的一次次远征,离不开     

应大力加强海洋区域防震减灾工作

随着海洋的开发和利用,海洋的地震安全问题已越来越突显。我国领海和邻海是强地震多发区,海洋地震灾害主要体现在对沿海陆地的破坏和海域本身的破坏两个方面。我国经济发展的主体在沿海,沿海人口也比较集中,领海和邻海一旦发生大的地震,造成的灾害损失将非常巨大。而我国海洋地震防震减灾工作的现状是“底数不清,关注不够,能力很弱,隐患很多,任务繁重。”提出了加强海洋区域防震减灾工作的具体建议,即:中国地震局与国家海洋局联合制定我国海洋区域防震减灾规划;制定海洋区域防震减灾的相关法律法规和技术标准;建立监测海洋地震的台网;开展重点地区和重大项目的地震区划及安全性评价;开展大陆架探测;设立海洋地震科学专项基金,加强海洋地震科学研究;建立海啸预警系统;中国地震学会设立海洋地震专业委员会。     

近海生态系统碳汇过程、调控机制及增汇模式

海洋是地球上最大的碳库,发挥着全球气候变化"缓冲器"的作用.蓝色碳汇,简称"蓝碳",即由海洋生态系统捕获的碳(主要是有机碳),是海洋储碳的重要机制之一.蓝碳最初认识的形式是可见的海岸带植物固碳.其实之前没有得到足够重视的、看不见的微型生物(浮游植物、细菌、古菌、病毒、原生动物)占海洋生物量9 0%以上,是蓝碳的主要贡献者.中国陆架边缘海占国土总面积的1/3,碳汇潜力巨大,亟待研发.本文以近海生态系统碳汇过程、调控机制及增汇模式为主线,论述了近海生态系统结构与碳循环功能特征、碳汇形成过程与机理,并结合近海碳汇在沉积记录中的地史过程演变探讨了自然过程和人类活动对碳汇的可能影响,展望了碳汇工程在增加近海海洋储碳能力方面的应用前景.     

距今2.52亿年前后的生物地球化学循环与海洋生态系统崩溃:对现代海洋的启示

在2.52亿年前的二叠纪-三叠纪之交,海洋系统出现了海水表面温度的快速升高、最严重的动物大灭绝和生物地球化学循环的变化,这对研究现代海洋生态系统具有很好的启示意义.随着当时阶段性的全球变暖,海洋系统碳、氮和硫的地球化学循环从动物大灭绝前的解耦关系转变到大灭绝期间的耦合关系.后者又从动物大灭绝第一幕的碳与氮的耦合关系转变到大灭绝第二幕的碳、氮和硫的耦合关系,显示了海洋环境和动物危机不断加剧的变化过程.也就是说,当海洋从第一幕的缺氧发展到第二幕的硫化时,生态系统就从生物危机发展到生态危机.元素循环耦合关系的出现说明了在当时的海洋系统中以几种主要的循环途径占主导,参与元素循环的途径多样性明显在降低.这一解剖案例显示了元素地球化学循环的变化可以很好地指示了地质时期全球变暖所引发的海洋生态系统的阶段性崩塌.实际上,地质环境中元素循环的这种耦合/解耦关系与环境条件有密切关系,而这种环境条件又影响生态系统(如缺氧导致生物大灭绝、硫化导致生态系结构转变).在现代海洋系统,全球变暖所引发的碳和氮的耦合关系已经在局部海区出现.如果这种耦合关系进一步发展到全球规模,就会出现碳、氮和硫的耦合关系,海洋生态系统将会出现严重危机.     

美国未来十年海洋研究指南

近期,受美国国家科学基金会（NSF）的资助,美国国家研究委员会海洋研究分会宣布开展一项新的海洋科学研究,并召集海洋科学和相关研究领域的科学家组成一个海洋科学未来10年调查研究委员会来开展此项研究.     

英国海洋科技战略计划及其特点分析

引言 英国作为全球主要的海洋国家之一,近年来密集推出了若干重要的海洋战略和研究计划,数量仅次于美国.本文对英国近年来主要的海洋研究战略、计划和项目进行梳理后发现几个特点,即：十分重视海洋研究国家层面的顶层设计;未来海洋研究,十分注重海洋研究基础设施的建设;未来将重点关注海洋酸化、海洋可再生能源开发和海岸带灾害的研究.