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长期、连续、系统海洋国家实验室领军海沟深渊观测研究
来源:公共关系部    通讯员:高倩    2017-04-10 16:23:00

近日,青岛海洋科学与技术国家实验室(以下简称“海洋国家实验室”)2017年首个共享航次—地球第四极探索航次圆满完成,此次航次标志着我国实现对“地球第四极”—马里亚纳海沟长期、连续、多学科综合观测研究。


东方红2号科考船


探索地球第四极,填补海沟研究空白

海沟为两个板块的地质碰撞俯冲所造成,是海底最深的地方。海沟深渊蕴含着海洋地质、动力、生物和化学等不同尺度的过程,它们通过彼此之间的相互作用构成了复杂的海沟深渊过程,是地球系统一个独特的组成部分。在全球尺度上,海沟可被视为深海大洋输运带的重要分支,承担着深海物质与能量再分配的重任,在全球气候变化调控中发挥着重要作用。开展海沟多学科综合研究,对探究海沟不同尺度过程对深化全球气候变化研究具有重大的科学意义,将极大提升深海微生物资源勘探与开发能力,有力推动我国深海技术装备与深海科学研究协同发展。

为抢占国际深海研究制高点,填补深海认知空白,海洋国家实验室作为一个体现国家意志、承担国家海洋领域重大战略任务的“国家队”,系统组织了马里亚纳海沟综合观测共享航次。其宗旨是围绕国家深海发展战略,发挥我国海洋科技研究单位的各自优势,开展“透明两洋一海”研究,推动我国海洋科学与技术的协同发展。

在2016年9月地球第四极探索共享航次中,海洋国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室田纪伟教授团队,于马里亚纳海沟10500米深处成功回收了2016年1月布放的深海潜标,获取了包括物理海洋、海洋地质、海洋生物化学等多学科要素在内、时间长达半年以上的海沟长期连续观测资料。该潜标作为国际上首套成功布放并回收的万米动力综合观测潜标,标志着我国在潜标研发及布放回收方面达到国际领先水平,也奠定了我国在海沟深渊探索这一国际前沿领域的重要地位。

再赴海沟,多项工作取得新突破

为实现对马里亚纳海沟的长期、连续、综合观测研究,海洋国家实验室于2017年2月再次组织科考团队前往马里亚纳海沟及毗邻海域,开展地质与地球物理过程、水动力过程、生物多样性、地球化学过程等研究,旨在揭示地球深部物质循环、能量交换、生命演化等过程的未解之谜。


马里亚纳海沟潜标网分布图


本航次是由海洋国家实验室组织,东方红2号科考船执行,中国海洋大学、中国科学院深海科学与工程研究所、中国科学院青岛生物能源与过程研究所、中船重工725所、山东大学、南方科技大学、同济大学等十家单位共同参与的开放共享航次。此航次历经40天,圆满完成马里亚纳海沟综合组网观测;海沟深渊多学科交叉研究和国产自主研发设备海试等相关任务。


潜标布放工作现场


为强化马里亚纳海沟综合观测网构建,本航次布放、回收潜标共计35套,圆满实现了海沟综合观测网,即西太平洋目前国际规模最大的潜标观测网络的长期连续运行;在国际上首次获取了跨越马里亚纳海沟甚高分辨率流场连续一年以上的观测数据及覆盖从赤道到北纬22度子午方向2000多公里一年观测资料;在海沟南坡6000米深度成功布放2台底边界观测系统,旨在获取马里亚纳海沟底边界层长期沉积动力过程记录,加深对于极端深海环境下动力过程、物质交换的认识与理解。在海沟深渊多过程综合研究方面,首次获取了马里亚纳海沟水体梯度深度(表层、2000米、4000米、6000米、10000米)的大体积(~1200升)海水样品;实现了对海沟微生物群落分布、宏基因组学和脂类组学的系统分析,推动了对海沟深渊生物地球化学机制的精细刻画。这些宝贵资料、样品为我国研究赤道和北赤道流系、马里亚纳海沟环流空间结构与时间变异及其海沟微生物群落与生物地球化学等过程奠定了良好基础。同时,本航次还开展了OBS天然地震观测网组网工作,布放回收深水OBS多套;开展了国产4000米Argo样机、6000米深海湍流剖面仪和万米大体积采水等自主研发设备的海试工作,为我国深海仪器装备发展迈出坚实的一步。


潜标布放站位示意图                             万米采水器结构示意图


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