近日,經廣泛推薦、專家評議,中國海洋學會、中國太平洋學會、中國海洋湖沼學會及相關單位聯合評選出了“2017年中國十大海洋科技進展”。
一、從海氣系統角度揭示海洋在全球變暖背景下的響應特征
從海氣系統角度揭示了海洋對全球變暖的響應。首次發現近20年格陵蘭冰蓋加速融化是全球海平面上升的關鍵因素,更為準確地揭示了全球變暖下海平面的變化特征;首次提出即使在1.5℃增暖的低排放情景下,由于海洋熱力變化極端厄爾尼諾事件也會顯著增加;全球變暖下海氣耦合的加強對海洋和大氣環流均有影響,熱帶東太平洋增暖引起阿留申低壓增強,而信風減弱和海洋層結強化導致低緯度西北太平洋風生環流變異。
上述研究成果分別從動力和熱力過程的角度,針對海洋對全球變暖的響應進行了深入剖析,對未來氣候變化的精準預測提供了理論依據。相關成果發表在《自然—氣候變化》等國際一流刊物,標志著我國科學家在全球變暖研究方面取得了國際領先的成果。
二、首次揭示氣候變化驅動北冰洋快速酸化機理
海洋酸化被認為是全球第三大環境問題,給海洋生物的生存帶來極大挑戰,進而影響到人類的生活和居住環境。北冰洋是生態最脆弱和氣候變化最敏感的地區。我國科學家首次提出全球氣候變化驅動著北極酸化水體快速擴張,預估將在本世紀中葉覆蓋整個西北冰洋。這一研究成果在《自然—氣候變化》雜志以封面文章發表,同時刊登了我國“雪龍”號極地科考破冰船在北極海冰區作業時的照片,配發了以“海洋酸化沒有邊界”為題的新聞和評論。北極快速酸化將損害海洋生物尤其是翼足目類海螺這一北極三文魚和鯡魚的重要食物,進而對北極生態系統造成嚴重影響。
三、扇貝“化石”基因組發現及重要發育進化機制解析
我國科學家領銜的研究團隊首次完成了扇貝基因組精細圖譜繪制,并在貝類進化研究領域取得重要進展。在探究原始動物祖先染色體核型進化、軀體結構多樣性產生、眼睛起源和調控機制等方面取得多項新發現和新認識,研究也深入解析了控制扇貝肌肉、足絲分泌、貝毒代謝等分子基礎。長期以來,學界對雙側對稱動物早期起源和進化機制存有較多爭議,這一工作為探討相關問題提供了關鍵線索,同時為理解貝類重要性狀的適應進化提供了新認知。新的發現將貝類在動物進化研究領域提升到一個新地位。研究成果于2017年發表在國際權威期刊《Nature Ecology & Evolution》(封面論文)《Nature Communications》,彰顯了我國海洋科技在相關研究領域的重要國際影響力。
四、南大洋增暖機制研究取得突破性進展
由我國青年海洋科學家率領的中—澳科研團隊在南大洋增暖機制研究方面取得突破性進展,其成果發表于國際著名學術期刊《自然—氣候變化》。
南大洋的顯著增暖備受關注,自2006年以來,全球變暖增加的熱量有超過60%被南大洋吸收,南大洋對全球氣候增暖減緩具有至關重要的作用。然而,南大洋顯著增暖現象背后的機制尚不清楚。
亞南極模態水是南大洋經向環流的重要組成部分,其下沉和輸運對全球熱量分配、淡水循環、營養鹽和碳收支等過程具有重要影響。該研究預測未來南大洋西風及其旋度的繼續增強,將進一步引起亞南極模態水增厚和下沉,將更多熱量從海氣界面存儲到海洋內部,從而減緩全球表層溫度增暖的速度,這一成果得到國際同行的認可。
五、國產水下滑翔機下潛6329米,刷新世界紀錄
我國自主研發的“海翼”號深海滑翔機于2017年3月在馬里亞納海溝挑戰者深淵,完成大深度下潛觀測任務并安全回收,最大下潛深度6329米,刷新了水下滑翔機最大下潛深度的世界紀錄。“海翼”號深海滑翔機由中科院B類戰略先導專項支持研制,具有完全自主知識產權。從原理樣機的研發到深淵觀測任務圓滿完成,“海翼”系列水下滑翔機研制經歷了近15個年頭,已研制出包含300米、1000米、3000米、4500米、7000米等不同型號的“海翼”系列水下滑翔機30余臺。此次“海翼”號深海滑翔機在馬里亞納海溝共完成12次下潛,收集了高分辨率的深淵區域水體信息,為海洋科學家研究該區域的水文特性提供了寶貴資料。
六、“深海勇士”號4500米載人潛水器完成研制并交付用戶
4500米載人作業潛水器“深海勇士”號是“十二五”863計劃的重大研制項目,是我國載人深潛譜系化發展的又一力作。
“深海勇士”號歷時8年艱苦攻關研究,在圓滿完成設計、檢測、調試、總裝集成、聯調試驗、水池試驗基礎上,2017年8月~10月在南海進行的海上試驗中共進行28個潛次的下潛試驗,4次驗證了設計極限深度,最大下潛深度4534米。2017年12月1日,“深海勇士”號完成入級檢驗,獲得入級證書并交付用戶。“深海勇士”號研制過程中突破了鈦合金載人艙、超高壓海水泵、低噪聲推進器、液壓源、充油鋰電池、浮力材料、控制與聲學等關鍵技術,國產化率達到了95%,標志著我國全面具備了自主研發和制造深海載人潛水器的能力。
七、深遠海智能化漁業養殖平臺
全自動化智能化深遠海漁業養殖裝備“海洋漁場一號”是世界首座、規模最大、自動化程度最高的深海養殖裝備,集先進養殖技術、現代化環保養殖理念和世界頂尖海工設計建造技術于一身,是海上養殖的劃時代裝備。
該養殖平臺滿足300米水深要求,抗12級臺風,使用年限25年,實現了漁業養殖從近海向深海的轉變;25萬立方米養殖水體,實現了養殖量的歷史性突破;最先進的三文魚智能養殖系統、自動化保障系統和深海運營管理系統,在全球率先實現了“無人養殖”。通過深遠海智能化漁業養殖裝備研制,構建起完整的知識產權專利體系和標準體系,針對我國海域條件和養殖需求,制定了不同水深、規格、功能的系列化深海漁場方案,從而促進了我國漁業養殖現代化發展。
八、亞洲最大絞吸挖泥船“天鯤號”下水
我國自主設計制造的新一代絞吸船——5000千瓦絞刀功率重型自航絞吸船“天鯤號”成功下水,建成后將成為亞洲最大、最先進的絞吸挖泥船。
“天鯤號”的成功研制,實現了我國重型自航絞吸船關鍵技術的突破,標志著我國疏浚裝備研發建造能力進一步升級,疏浚產業達到了世界先進水平。
“天鯤號”船長140米,寬27.8米,最大挖深35米,設計每小時挖泥6000立方米,是全球無限航區的重型自航絞吸挖泥船。根據地質條件,配置通用、黏土和挖巖3種不同類型的絞刀,可以開挖單側抗壓強度50兆帕以內的巖石。
“天鯤號”采用全電力驅動、雙定位系統,裝備了亞洲最強大的挖掘系統和當前國際最高的17000千瓦泥泵輸送功率配置,且其遠程輸送能力達15000米。此外,它還裝備了當前國際最先進的自動控制系統,能實現自動智能挖泥和監控,將極大提高作業效率,適用于沿海及深遠海港口航道疏浚及圍海造地。
九、我國首次海域天然氣水合物試采成功
2017年我國在世界上首次實現了資源量全球占比90%以上、開發難度最大的泥質粉砂型天然氣水合物安全可控開采,創造了持續產氣60天、產氣總量30.9萬立方米兩項世界紀錄,取得天然氣水合物勘查試采歷史性重大突破。
試采團隊創立的天然氣水合物系統成藏理論和“三相控制”開采理論,有力指導了試采目標井位確定和試采方案制訂;創新了“地層流體抽取法”小幅降壓技術,成功研發了儲層改造增產、天然氣水合物二次生成預防、防砂排砂3項關鍵的開采測試技術,實現了水合物試采全流程試采核心技術重大突破;構建了大氣、海水、海底、井下“四位一體”的立體環境監測體系,并確認試采未對周邊大氣和海洋環境造成影響,實現了我國天然氣水合物勘查開發理論、技術和工程由“并跑”到“領跑”的歷史性跨越,對促進天然氣水合物勘查開采產業化進程、我國能源安全保障、優化能源結構,甚至對改變世界能源供應格局,都具有里程碑意義。
十、我國完成首次環北冰洋考察
中國第8次北極科學考察隊于2017年7月31日進入北冰洋,并于9月23日順利完成全部考察任務,實現了中國首次環北冰洋科學考察。考察隊先后在白令海、楚科奇海、加拿大海盆、南森海盆、阿蒙森海盆、北歐海、拉布拉多海、巴芬灣等海域開展了綜合調查,取得了豐碩成果:首次開展多波束海底地形地貌測量,開辟了我國北極科學考察新領域;歷史性穿越北極中央航道,首次獲取了航道全程第一手資料;首次成功試航北極西北航道,為后續西北航道的探索積累了有益經驗;首次執行北極航道、生態和污染環境的業務化觀測,填補了我國在拉布拉多海、巴芬灣海域的調查空白;首次在北極和亞北極地區開展海洋塑料垃圾和人工核素監測。