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1 新型航海无人机补充热带大西洋观测网络 2021-10-15

海洋变暖的速度有多快?它吸收了多少二氧化碳?这些自然过程在不同的海洋区域有何不同,以及它们如何受气候变化的影响?海洋中的生命有什么后果?海洋浩瀚无边,如何从技术上评估海洋的重要变化?在德国亥姆霍兹联合会基尔海洋研究中心(GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel)的领导下,来自法国、巴西和德国的研究人员目前正在研究自主航行的无人机如何有助于更好地了解海洋变化。这项工作是欧洲项目EuroSea和由德国联邦教育和研究部(BMBF)资助的项目SAILDRONE的部分内容。获得和评估的数据越多,就可以更好地评估气候变化对海洋的影响及其对人类福祉的贡献。可以更早地识别风险,并制定保护和可持续利用的措施。 这项科学任务的起点是西非附近的佛得角,信号红色、长7米的船体由风提供动力,接有高5米的机翼是通过太阳能电池板为其提供电力进行测量和导航。最快速度可以达到5-6节。航海无人机能够完全自主地到达目标区域(例如顺风航行),然后在那里进行有针对性的科学测量。 航行机器人的测量结果通过BELUGA平台实时提供(例如可以与当前的卫星数据进行比较)以改进任务规划。海面二氧化碳浓度的详细数据说明了海洋化学的当前变化。基于此,可以估计未来海洋能够吸收多少额外的碳——这是可缓解气候变化影响的自然过程。 由于海洋与大气之间强烈的相互作用,不仅在热交换方面,而且在二氧化碳等相关温室气体方面,所以热带海洋区域在全球气候系统中发挥着重要作用。在热带地区,这些被迅速输送到大气更高层,从而进入全球气候系统。与此同时,关于这些地区的长期数据很少,这使得对热带大西洋的这些过程进行精确评估变得更加困难。 此外,这些信息还可以得出有关动物和植物的直接生存条件的结论。船上还配有一个科学回声测深仪,能够观察从水面下到800米的深度的区域,并提供浮游动物和鱼类在水面以上800米的精确分布图列。这些同步测量也很有价值,例如,用于识别生物‘绿洲’、海洋资源的可持续管理或该地区保护区的建立和监测等。(李桂菊编译) 查看详细>>

来源:德国亥姆霍兹基尔海洋研究所 点击量:174

2 气候变化威胁极地海洋丰富的食物网 2021-10-06

寒冷的极地海洋产生了以微小光合藻类为基础的、地球上最大的食物网。但一项新的研究表明,人类活动引起的气候变化正在导致暖水藻类群落逐步取代这些重要的冷水藻类群落,这一趋势有可能破坏脆弱的极地海洋食物网,并改变当前海洋系统。 在海洋食物网的底部是被称为浮游植物的微型光合作用生物,它们在全球海洋中的种群类型和分布各不相同。温暖水域中的浮游植物群落,包括热带地区,往往以原核生物(没有明确细胞核的微生物)为主。然而,靠近两极的较冷的水域往往是真核生物(有细胞核的微生物)。正是这些进行光合作用的真核生物或藻类构成了在寒冷但肥沃的极地水域中多产食物网的基础。但根据2021年9月16日发表在《Nature Communications》上的一项新研究显示,温暖的水域由原核生物主导的群落可能正在以更快的速度取代冷水真核生物群落。 Mock和其他科学家参与了这项由University of East Anglia(UEA,UK)领衔的八家机构合作的科学研究,其中包括美国能源部(DOE)联合基因组研究所(JGI)。这项研究计划认识真核浮游植物群落随纬度发生的细微差别和层次变化。 该团队以探索、收集和编目样本的方式,研究藻类群落的模式,其中包括影响藻类多样性和基因表达的微生物组研究。在四次研究航次中,研究人员采用自闭式容器采集了沿北冰洋、北大西洋、南大西洋和南太平洋的横断面藻类群落。他们对分离群落DNA“标记”基因序列进行测序和微生物识别。为了确定藻类的基因序列,该团队对它们的RNA转录本进行了测序。团队使用一种称为Beta多样性的生态指标,发现藻类群落并未在全球海洋中发生渐进变化,而是在地理分布上呈现出两类:较冷的极地水域和较温暖的非极地水域。研究发现,这些藻类群落之间的边界或生物多样性“断点”发生在平均表面温度约为58华氏度的温和水域中。事实上,气候变化正在严重影响极地气候中的海冰和水温,将这些极地海域置于危险之中。 首先,可能受到变暖水域和藻类群落变化影响的重要食藻类生物是南极磷虾,它们是鲸鱼、企鹅和海豹等大型生物的主要食物来源。随着生态系统从冷水、真核浮游植物群落转变为温水、原核浮游植物群落,磷虾的生物量将受到严重威胁,最终影响到整个海洋生物食物网结构。其次,底层的水温变化在整个食物网中产生的影响更明显,进而改变微生物固碳作用和全球碳循环。浮游植物(真核和原核生物的总和)占世界固定碳的50%,改变真核和原核生物群落的平衡可能会改变全球碳循环,即全球碳固定和代谢的速度。再次,随着气候变化导致平均海面温度升高,英格兰东南海岸附近水生生物也发生了变化,欧洲鲈鱼开始在这边海域广泛分布。据悉,欧洲鲈鱼的最佳温度范围约为50至77华氏度,而在英国炸鱼薯条店广受欢迎的鳕鱼则更喜欢在华氏34至59度之间生存。不仅如此,这些由气候变化带来的变化可能会威胁到海洋食品工业和其他生态系统服务,如旅游和娱乐,这些是英国和沿海岛国依赖生存的服务业。 Mock认为这篇论文将用于建议政策制定者减轻气候变化对生态系统的影响,当前人们对气候变暖影响海洋生态系统的新认识直接证明化石燃料燃烧产生的温室气体二氧化碳是导致海洋表面温度升高的主要原因。为了减轻气候对生态系统的影响,人们需要做的是尽量减少二氧化碳的产生和排放,这也是未来实现碳中和的必经之路。(傅圆圆编译) 查看详细>>

来源:美国能源部科学用户设施办公室 点击量:250

3 澳大利亚野火引发南大洋大规模藻华 2021-10-06

杜克大学领导的一项新研究发现,2019年和2020年肆虐澳大利亚的野火产生了大量的烟雾和灰烬,其中微小的铁气溶胶颗粒在落入水中时使海水变得富营养化,为该地区前所未有的水华提供了营养,引发了南大洋大规模藻华。该研究主要利用卫星观测、机器人海洋浮标、大气传输建模和大气化学测量来跟踪澳大利亚野火中的热原铁气溶胶的扩散,并测量它们对海洋生产力的影响。研究成果已发表在9月15日的《自然》(Nature)杂志上,它首次提出了海洋生物反应与野火产生的铁气溶胶密切相关的观点。 这一发现引发了一个有趣的新问题,即森林野火在促进微藻生长过程中起到的作用。这类浮游植物通过光合作用从地球大气层吸收大量的二氧化碳,是海洋食物网的基础。研究人员表示,这项研究结果证明野火中的热原铁可以滋养海洋生物大量繁殖,进而导致浮游植物的碳吸收显著增加。澳大利亚此次野火引发的藻华事件非常强烈和广泛,以至于随后大量藻类生物光合作用有效的吸收了火灾排放的绝大部分二氧化碳。但目前尚不清楚,这次事件或其他野火引发的藻类爆发所吸收的碳中,有多少仍然有效地储存在海洋中,又有多少已经被释放回大气中。 随着气候变化,大型野火越来越频繁地发生,比如2019年至2020年期间摧毁澳大利亚部分地区的破纪录大火,以及目前在美国西部、西伯利亚、亚马逊、地中海和其他地区肆虐的大火。这些火灾表明了气候变化对海洋环境形成了巨大的影响,而海洋生态系统又对全球气候具有潜在的反馈作用。(张灿影编译) 查看详细>>

来源:美国杜克大学 点击量:248

4 东海海洋观测研究站首次观测到17级以上(18级)超级台风 2021-09-22

2021年9月13至16日,今年第14号强台风“灿都”从南向北穿过东海,并在上海临港新城以东海面陷于停滞。在此期间,中国科学院近海海洋观测研究网络东海海洋观测研究站共计5套浮标系统先后获取到“灿都”台风过境期间的实时观测数据。位于东海海礁附近的06号浮标获取到极大风速为61.8m/s(注1:17级以上超级台风,也可称为18级;根据我国2012年6月发布的《风力等级》国家标准,17级的最大值为61.2 m/s,超过这个值国际航海界普遍称为18级,例如1973年琼海发生的台风,中心附近最大风力为73 m/s,已超过17级的最高标准,称之为18级。注2:风速风向传感器的观测范围是0.0~100.0m/s),最低气压为957.7hPa,台风过境期间的最大浪高高度达到10.6m,其中17级以上台风更是东海海洋观测研究站以及中国近海观测研究网络组网以来观测风速之最。 本次“灿都”台风结构密实,核心云团紧密、高速旋转,台风眼清晰细小,是个短小精悍的“子弹型”台风,可快速加强又快速减弱,对浮标的破坏力极强,在此期间东海海洋观测研究站21号浮标因受台风影响多次发生移位,且移位方向和台风的整体运行方向不同,这同时证明了“灿都”台风高速旋转的特点。另外,由于今年05月份对东海海洋观测研究站06号浮标应急大修时将浮标锚系进行了强化升级,确保了06浮标在经历17级以上台风情况下仍能安全在位运行。 中国科学院海洋研究所负责建设和运行的中国科学院近海海洋观测研究网络黄海海洋观测研究站和东海海洋观测研究站致力于获取高质量、高精度、长序列的实时观测数据,在观测极端天气诸如台风等方面的优势尤其明显。长期以来,这些宝贵的浮标观测数据为海洋科学研究提供了十分有力的支撑,同时这些数据与相关气象部门实时共享,为台风运移路径预报、为沿海政府部门开展台风预防和防灾减灾等工作发挥着重要的数据支撑作用。 查看详细>>

来源:中科院海洋研究所 点击量:55

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