2014年度中國海洋與湖沼十大科技進展揭曉

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時間:2015-01-04  來源:文本大小:【 |  | 】  【打印

    日前,中國海洋湖沼學會公布了2014年度中國海洋與湖沼十大科技進展評選情況,“海洋環流與全球變化研究”等10個領域重要成果入選。

2014年度中國海洋與湖沼十大科技進展

(排名不分先后)

 

  

 進展簡述

 海洋環流與全球變化研究領域取得重要進展 近十幾年來,雖然溫室氣體排放仍然加速上升,地球氣候系統在持續吸收熱量,但是全球表面卻呈現增暖減緩甚至停滯的趨勢。觀測數據分析發現太平洋上層海洋熱含量(0-1500米)在過去15年并沒有顯著增加,而主要發生在北大西洋和南大洋的向深層的熱量輸送,其核心機制是鹽度上升導致表層暖水下沉;海面吸收的熱量如何分配主要取決于海洋與氣候系統的內部動力學過程,將決定未來氣候變暖減緩可能持續的時間。此外,研究人員提出中尺度渦通過在等密度面上形成閉合等位渦線攜帶水體一起運動的物理機制,指出該輸運在量級上與大尺度環流輸運是可比的、且空間分布互補,在全球大洋的輸運過程中扮演著關鍵性角色,并可以在全球范圍內造成可觀的氣候變異。上述成果先后在《Science發表,并被多家國際知名雜志與媒體評論。
 研究發現光滑洋殼俯沖更易于引發災難性大地震 板塊匯聚邊界的俯沖帶大斷層可產生對人類毀滅性的地震和海嘯,其中俯沖斷層強度與地震活動性的關系一直是科學家開展危險性分析和減災設防工作重要依據。傳統觀點認為粗糙板塊(如海山)俯沖會造成強斷層并引發大地震,而該研究卻給出了截然相反的觀點。而依靠全球多個俯沖帶實測熱流數據,研究人員首次發現有大地震發生的俯沖斷層較蠕變滑動的俯沖斷層強度更弱,并提出俯沖洋殼的粗糙程度控制著俯沖斷層的強度及地震活動性,光滑的俯沖洋殼導致更弱的斷層并可產生大的地震。該研究成果為認識大地震發生的地質條件提供了嶄新的思路,對了解俯沖斷層大地震的物理機制與地震和海嘯的防災減災工作有重要作用,相關研究成果在《Science》上發表。 
 “科學”號海洋科學綜合考察船正式首航,我國深遠海調查和研究能力取得突破。 48日,國家重大科技基礎設施——“科學號海洋科學綜合考察船首航,赴西太平洋執行中院海洋先導科技專項熱液調查任務,成功在沖繩海槽區域發現活躍的熱液噴口,并利用深海ROV對熱液噴口近海底進行了現場原位觀測和取樣分析,對深海極端環境生態和生命過程進行了探索,獲得了太平洋西邊界流海域海洋環流結構的長時序連續觀測數據,為深入探索和揭示西太平洋主流系三維結構、變異機理及其對西太暖池和ENSO的影響提供了重要科學依據,標志著我國海洋科學考察和深海大洋研究能力取得突破。《Nature》兩次報道和評述科學號海洋科學考察船。另外,科學號海洋科學考察團隊成功入選中央電視臺2014年度《科技盛典》科技創新團隊。
 建立我國首套海島海岸帶遙感信息分類體系 成功突破南沙島礁高分辨率衛星專題信息處理與解譯、復雜海岸線長度和海島面積高分辨率衛星遙感影像調查量測、高分辨率SAR和亞米級光學影像協同識別島礁、基于直線特征的點云數據與航空遙感影像的直接配準、機載LiDAR低潮線提取等關鍵技術,衛星遙感達到1:5萬以上比例尺,航空遙感達到1:1萬比例尺。共制作正射影像圖4581幅、要素信息專題圖23693幅;編撰出版技術規程2部、技術專著1部、高分辨率衛星遙感和航空遙感影像圖集5部;制作了高清《角力南沙》專題片,極大提升了對我國近海海洋自然環境要素的時空分布的認識,為國家宏觀決策、海洋經濟建設、海洋行政管理、海洋安全保障和海洋科學技術研究提供有效的支撐和服務。
 查明水母生活史,并揭示中國近海水母爆發重要原因 國家973項目中國近海水母暴發的關鍵過程、機理及生態環境效應研究取得重要進展。水母生活史包括水母體和水螅體兩個階段,水母體可以自由游動并進行有性繁殖,而水螅體大規模地生存在海底,可以存活數年并通過橫裂生殖釋放水母。水母暴發的一個重要因素是水螅體階段生活史策略的改變。研究表明,底層海水溫度對水母暴發起至關重要的作用,底層溫度在10-15時,海月水母、沙海蟄的水螅體均可釋放水母體,溫度變化是影響水母水螅體生活史策略改變的關鍵環節。海底生物群落是影響水母水螅體數量變化的重要生物控制因素,海岸帶工程、富營養化、低氧區等環境因素在很大程度上是通過改變底棲生物群落而對水母暴發產生影響的。此外,黑潮和長江沖淡水的博弈是影響水母水螅體發育的重要環節,這也是影響水母暴發的一個重要原因。相關研究成果被《Nature》報道。
 首次實現內陸湖泊水體顆粒有機碳遙感估算 顆粒有機碳(POC)是水體碳循環和生態系統中最容易沉淀和變化的部分,它在隔離碳和聯系生物傳遞中的化合物中的作用尤為重要。該研究利用長江中下游56個湖泊的大量實測數據,分析了POC的來源、組成及其與生物傳遞過程的聯系,深入剖析了POC與水體光學特性之間的內在關系,建立了基于Aqua/MODIS衛星數據的具有較高精度、較強適用性的POC 濃度反演算法,重構了長江中下游湖泊群2003-201310余年間POC濃度的時空分布情況,為內陸水體碳循環研究提供了長時間尺度信息,進一步拓展了遙感在水體碳循環中的應用。相關成果發表在環境類著名刊物《Environmental Research Letters
 東海區重要漁業資源可持續利用關鍵技術研究與示范取得重要成果 東海區海域遼闊,是我國海洋漁業資源最豐富、生產力最高的海區之一,長期以來海洋捕撈總產量占全國的40%-50%,在我國海洋漁業中起著舉足輕重的作用。該成果全方位開展了東海重要漁業資源調查評估,確定了我國在東海的魚源國主體地位,認知了主要漁場生態系統結構功能,掌握了重要漁業資源變化規律,并研發了漁業資源利用能力和漁場環境數字化監測評估系統,為制定積極穩妥的利用政策、科學合理的養護政策以及涉外海域的漁業談判等提供了重要科學依據。成果突破了12項關鍵科學技術,篩選出增殖放流種類18個,研發新工藝、新技術或新裝置等32項,獲授權發明專利22項、實用新型專利28項。
 海洋鋼結構浪花飛濺區復層礦脂包覆防腐技術獲突破 目前,我國每年由于海洋腐蝕造成的經濟損失巨大,按照國際慣例腐蝕損失占GDP3%-5%來計算,2013年我國因腐蝕造成的直接經濟損失至少20,000億元。國內對于海洋鋼鐵設施大氣區通常采用涂料保護,海水全浸區主要采用電化學保護,但在鋼鐵腐蝕最為嚴重的浪花飛濺區部位,到目前為止并未有成熟、經濟的長效防護方法。該成果研究開發出1種新型包覆防腐技術-復層礦脂包覆技術,具有防腐效果優異、施工方便、可帶水作業、對基材表面處理要求低等優點,特別適合于在現役海洋鋼鐵設施。采用該技術對海洋鋼結構浪花飛濺區進行保護,不但能延長鋼結構的維修周期,節省昂貴的維修保養費用,確保生產正常進行,而且還能大幅延長鋼鐵設施的使用壽命。
 國產“海馬號”無人遙控潛水器(ROV)通過4500米海試驗收 2月至4月,海馬號無人遙控潛水器(ROV)圓滿完成南海3個海試航段共17次下潛作業,其中3次下潛到南海中央海盆4500米海底,最大潛深4502米,成功開展了與水下升降裝置聯合作業、海底觀測網擴展纜模擬布放、海底標志物布放、海底沉積物取樣、熱流探針試驗、OBS布放、飛機黑匣子模擬打撈等一系列深海作業試驗,在可靠性、穩定性和適應性方面已滿足實用化海洋設備的要求,達到了國外同類ROV的技術水平,通過了863計劃海洋技術領域組織的海上驗收。
 國際上首次在熱帶西太平洋大規模布放深海潛標陣列 8月至10月,我國科學家搭載科學號海洋科學綜合考察船,在熱帶西太平洋西邊界流關鍵海域成功布放18套大型深海潛標和160個衛星定位表層漂流浮標,這也是國際上首次在該海域開展大型潛標集中布放,標志著熱帶西太平洋科學觀測網初步構建完成。通過潛標陣列對西邊界流和赤道流系流量和流速及其結構開展長時序連續觀測,有望為系統、定量化研究熱帶西太平洋海洋環流對暖池變異的影響、深層環流特征及與大尺度環流的關系、以及深層水體混合及其對環流變異的影響等重大科學問題,提供國際上前所未有的科學數據。

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