海洋沉积物中天然气水合物稳定性的分子模拟研究进展

天然气水合物广泛存在于大陆边缘的海底，是一种潜在的能源物质。海域天然气水合物通常存在于海底沉积物层，对沉积物中水合物稳定性的研究将有助于解决水合物成藏、开发以及水合物利用等方面遇到的实际问题，例如水合物稳定性和储量的评价以及二氧化碳水合物形式海底封存。 研究人员通过使用分子动力学模拟方法，对单晶甲烷水合物在亲水/疏水矿物孔隙中的稳定性以及分解动力学过程；多晶甲烷水合物的热稳定性以及分解动力学过程进行了系列研究。研究表明，沉积物中水合物稳定性主要受控于水合物颗粒的大小（矿物孔隙大小）；矿物亲疏水性对水合物稳定性影响不大；在孔隙中水合物分解更快；晶界结构和客体类型都影响晶界处多晶水合物的热稳定性；甲烷水合物倾向于在水合物/液体界面，以及矿物/水合物界面分解。

海洋试点国家实验室在海洋天然药物新资源发现方面取得新进展

海洋天然产物已被证明是原创新药研发的重要资源。从海洋药源微生物中寻找具有显著药理活性的先导分子，则展现出重要的研究价值和应用潜力。海洋试点国家实验室海洋药物与生物制品功能实验室成员邵长伦教授领衔的研究团队聚焦国家开发重大创新药物的战略需求，长期从事海洋天然药物先导化合物的发现与优化研究，并取得了系列研究成果。近期又在海洋天然药物新资源发现方面取得新进展。 研究团队从一株海洋来源真菌Aspergillus candius中发现了两个具有6/7/5环系的新骨架生物碱(±)-asperazepanone A和(+)-asperazepanone B。综合运用现代波谱、高分辨质谱、CD光谱和X单晶衍射等技术，完整解析上述两个化合物的精确结构。在研究过程中，意外发现(±)-asperazepanone A以消旋体形式存在，而(+)-asperazepanone B则以光学活性方式存在。经过团队系统研究证实，(+)-asperazepanone A是真正海洋真菌来源的天然产物，而其对映异构体(−)-asperazepanone A则是在发酵分离过程中形成的人工产物，相关的消旋机理也得到了推导与验证。

海洋试点国家实验室在南大洋热吸收与热带气候变异相互作用研究取得新突破

近日，海洋试点国家实验室南半球海洋研究中心科研团队在全球变暖背景下南大洋热吸收及赤道-中高纬遥相关研究领域取得突破性进展，首次发现厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）海温变率的增强抑制南大洋的热吸收。 南大洋的热吸收不但会引起南极冰川的融化，导致全球海平面升高从而影响沿海国家和地区，同时影响水团的变化对全球气候进行调节。在当前全球变暖的背景下，南大洋显著增暖是地球环境系统的一个重要响应特征，2006年以来全球变暖增加的热量有超过60%被南大洋吸收，该过程对全球热量再分配也至关重要，南大洋热吸收多，全球变暖则减缓；南大洋热吸收少，全球变暖则加剧。然而，受制于南大洋观测资料的缺乏、理论框架的不完整以及模式的偏差等因素影响，不同的气候模式对未来南大洋热吸收的评估呈现较大的差异和不确定性（图1d）。

关于鱼类黏膜免疫功能研究取得新进展

脊椎动物气体填充器官（Air-filled organs）最早出现于4亿年前辐鳍鱼类中，被称为“原肺”。在泥盆纪时期，早期鱼类由水中向陆地过渡。为了适应外界环境，早期鱼类“原肺”逐渐演化形成了四足动物的肺，行使呼吸作用。然而，生存在水中的大部分硬骨鱼类则演化出鳔（Swimbladder），除了具有呼吸、发声和听觉等辅助功能外，其主要作用为调节身体在水中的沉浮（Buoyancy control）。 继达尔文提出鳔和肺是同源器官的假说之后，许多科学家陆续从组织形态、器官发育和分子遗传学等方面找到相关证据支持这一观点。研究表明四足动物肺具有黏膜相关淋巴组织（MALT），其中效应分子IgX（两栖类）或IgA（爬行、鸟和哺乳类）在肺黏膜抵御外界病原入侵过程中发挥关键的免疫功能。大多数硬骨鱼鳔通过鳔管与食管相连（图1），与外界相通，鳔腔内存在大量黏膜微生物，然而在演化过程中，鱼鳔是否具有黏膜免疫功能以及抗感染应答机制还有待阐明。

海洋试点国家实验室在利用人工智能技术提升气候模式性能方面取得新进展

近日，由海洋试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室首席科学家张荣华研究员领衔的科研团队在明确的物理约束下设计了首个基于深度学习和湍流观测数据的海洋垂向混合参数化方案，并应用于海洋和气候模式中，其模拟效果优于基于物理经验关系的传统参数化方法，有效提升了海洋和气候模式的模拟性能。

Marine Life Science & Technology跃升世界一流期刊行列

海洋试点国家实验室天然气水合物研究团队创新成果获山东省科技进步一等奖

6月22日，山东省科技创新大会在济南召开，表彰为省科学技术进步、经济社会发展作出突出贡献的科技人员和组织，会议宣读了《山东省人民政府关于2021年度山东省科学技术奖励的决定》，共303个项目（人选）获得2021年度山东省科学技术奖励，其中科学技术进步一等奖37项。由海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室（以下简称“功能实验室”）主任吴能友研究员团队牵头完成的“海洋天然气水合物开采仿真模拟与调控关键技术及应用”成果喜获2021年度山东省科学技术进步一等奖。 该成果聚焦南海泥质粉砂天然气水合物储层埋藏浅、弱固结、超低渗等地质特点，创新发展了水合物开采流固耦合预测技术，揭示了泥质粉砂水合物开采传热传质机理，研发了国际先进的水合物开采仿真测试与模拟平台，形成了以降压调控、出砂调控为代表的海洋水合物开采调控关键技术，实现了海洋水合物开采关键技术与方法的突破，打破了国外技术垄断，对首次海域水合物试采工程起到了重要的支撑作用。海洋试点国家实验室为成果第二完成单位。

海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室在东北印度洋孟加拉湾构造地质研究中取得新进展

地幔柱引起的热点型火山作用在全球大洋中广泛存在，形成了以海山链和无震海岭为代表的海底构造-地貌痕迹，如北太平洋夏威夷海山链和东北印度洋东经九十度海岭等。热点型岩浆侵位时的板块构造环境，会对其形成的海山和海岭的最终结构和形貌特征产生显著影响。据此，通常将热点型火山作用分为板内型和近扩张中心型两个端元类型，它们分别通过岩石圈弹性变形和壳下低密度“山根”达到均衡。二者之间的过渡类型可能同时具备端元类型的部分特征，其侵位方式和最终结构与先存构造（如大型岩石圈破裂带等）密切相关。 85°E海脊是东北印度洋一条线性基底隆起，表现为显著的空间重力负异常带。由于海脊大部分深埋于孟加拉深海扇沉积物之下，目前对其构造特征、构造属性和起源的认识存在较大争议，提出了板内变形带、泄露型转换断层、废弃扩张中心、热点型海脊等多种成因机制。其中，热点型海脊成因模型能够解释绝大部分观察到的海脊结构特征。但是，海脊反“S”形的平面展布特征，与单一热点侵位于向北运动的印度板块形成的热点型海脊/海山链的理论痕迹相矛盾。对此，近年来有学者提出海脊南、北不连续以及南、北部分别由不同热点形成等模式，但仍然缺少对海脊关键部位结构的描述和对整条海脊成因机制的合理解释。

海洋试点国家实验室在地球系统模式可预报性研究领域取得新进展

近日，由海洋试点国家实验室“鳌山人才”卓越科学家、海洋动力过程与气候功能实验室（以下简称“功能实验室”）成员张绍晴教授领衔的科研团队，在地球系统模式可预报性研究方面取得新成果，该成果基于多个模式的大量数值实验，系统性地探讨了初值可预报性、边值可预报性以及联合初边值可预报性的线性演变特征。 近年来，全球范围内特大暴雨、热浪、冬季干旱、夏季洪涝等极端天气气候事件频发，严重威胁人类的生命财产安全。研究气候系统的可预报性，既能增加人们对气候状态演变规律的认知，也可以通过提前预测，降低未来气候变化带来的社会、经济损失和环境破坏影响。气候系统的可预报性是一个被系统内部线性和非线性过程决定的固有特性，指当系统随时间演变时输入信号的可追踪性，从而开发出预测未来气候状态的方法。气候系统的输入信息通常包括初始状态和边界条件，其可预报性也就相应地由初值可预报性和边值可预报性构成，所以预测未来的气候状态是一个联合初边值可预报性问题。目前学界的研究，多从气候系统演变过程中的信号和噪音比来定性探讨其可预报性期限问题，对初值可预报性和边值可预报性及联合初边值可预报性的定量测定探讨较少。

海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室2项科技成果分别获得海洋科学技术奖一等奖和海洋优秀科技图书奖

近日，2021年度海洋科学技术奖获奖项目正式公布，海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室（以下简称“功能实验室”）大陆架科学钻探团队“大陆架科学钻探与南黄海科学发现”成果获得一等奖，功能实验室天然气水合物团队撰写的“天然气水合物运聚体系：理论、方法与实践”专著获得海洋优秀科技图书奖。 “大陆架科学钻探与南黄海科学发现”项目通过在南黄海实施CSDP-1和CSDP-2两口全取心科学钻探井，获取高质量连续岩心，解决了南黄海陆架区系列地学关键问题。其中，CSDP-1井创造了我国陆架区钻探船全取心钻进300.1m的最深记录，建立了南黄海第四纪标准地层格架，确定南黄海陆架形成时间，揭示了长江、黄河物源转换的关键节点；CSDP-2井创造了全球陆架区全取心钻进2843.18m的最高记录，在南黄海首次钻至志留系，建立了南黄海志留纪至早三叠世地层基准剖面，首次在南黄海海相地层中钻遇油气显示，系统评价了烃源岩和储层并提出“四源三储多期”成藏新模式；发现了下扬子块体东延的关键古生物证据。上述成果在众多科研及生产部门应用推广，并为南黄海油气勘查提供了重要支撑。

由海洋试点国家实验室科学家牵头发起的联合国“海洋十年”大科学计划成功获批

2022年6月8日，联合国教科文组织政府间海洋学委员会（UNESCO/IOC）执秘佛拉基米尔·拉贝宁正式发函，祝贺由青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室（以下简称“功能实验室”）主任、国际欧亚科学院院士乔方利领衔，联合全球25个国家的34家海洋与气候科研机构、3个国际组织共同发起的“海洋与气候无缝预报系统”大科学计划（Ocean to climate Seamless Forecasting system,简称OSF）正式获批。这是我国物理海洋学领域首个在联合国框架下发起的大科学计划，标志着我国在海洋与气候预报预测这一国际高度关注的核心领域已从长期的科技积累与发展阶段跨入国际科学引领阶段。 功能实验室围绕海洋与气候预测预报这一国际科学前沿，数十年磨一剑，形成了以原创的浪致混合理论为基础、以国际首创的海浪-潮流-环流耦合模式和首个包含海浪的地球系统模式发展为突破点、以海洋卫星和新型高效费比表层漂流浮标为观测支撑的新格局。本次获批的OSF大科学计划，以解决“海洋十年”的第五项挑战为目标，旨在跨越从目前的7天预报到数月短期气候预测之间的预报“盲区”，与国际合作伙伴共同推动海洋与气候预报能力的大幅提升。OSF大科学计划的实施将围绕以下5个方面重点展开：加强对海洋与气候联系的科学理解，进一步厘清海洋在气候系统中的控制性作用；基于海洋卫星和北斗卫星观测以及理论技术的突破，大幅提升海洋的观测能力；在预报理论与技术突破的基础上，实现观测数据与先进模式之间的结合与同化，跨越预报“盲区”，实质性提升预报能力；建设海洋与气候多灾种预警系统，为国际社会提供高质量公共服务产品，以科技为支撑深度参与全球海洋治理；面向青年一代，特别针对小岛屿发展中国家、最不发达国家以及内陆发展中国家的青年科技骨干开展能力建设，培养世界青年学者在海洋科技与海洋治理领域的先进知识与理念。

海洋试点国家实验室发表关于ENSO近期演变及其实时预测挑战的观点性文章

近日，由海洋试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室首席科学家张荣华研究员领衔的科研团队在厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）及其预测研究领域取得新成果。 厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）是气候系统中最强的年际变率模态，表现出显著的年代际变化，包括其两个位相的不对称性、可持续多年的厄尔尼诺/拉尼娜等。例如，ENSO在1976-1977年前后发生的一次显著的年代际变化（对应于所谓的气候突变），以及上世纪90年代末至本世纪初以来出现多次的双拉尼娜事件（图a）。ENSO表现出多样性和复杂性，尤其是本世纪以来双拉尼娜事件的连续出现是在气候变暖的背景下发生的，目前学界对其影响因子和过程仍缺乏清楚的认知、缺少合理的解释。同时，本世纪以来，海气耦合模式对ENSO的预测能力明显下降，为实时预测带来较大的挑战。

海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室揭示锌在极地海洋浮游植物适应性进化中的重要作用

近日，海洋试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室研究团队揭示了锌在极地海洋浮游植物适应性进化中的重要作用。该研究首次明确元素锌是影响南北两极海洋初级生产者适应性进化、多样性形成与空间分布的关键因子之一，在驱动极地海洋浮游植物物种形成与演化中发挥重要作用，也为评估气候变化下浮游植物驱动的全球海洋锌循环演变趋势提供支撑。 海洋浮游植物的适应性进化历程及生物多样性形成过程与地球海洋化学演变历史戚戚相关。在海洋中，锌是浮游植物必需的微量元素，支撑着DNA和RNA的复制与调节、光合作用和碳固定等关键基础代谢过程。但锌在海洋中的分布并不均衡，呈现两极至赤道浓度逐渐降低的趋势。浮游植物通过光合作用参与并驱动的锌生物地球化学循环是两极锌富集的重要因素。然而，这种极地锌富集背后的生物学机制，以及高锌需求在极地浮游植物生物多样性形成及适应性进化中的作用机制尚缺乏系统研究。

海洋地质过程与环境功能实验室科技支撑平台中国大洋样品馆“全国科普教育基地”揭牌

中国大洋样品馆是海洋地质过程与环境功能实验室重要的科技支撑平台，海洋试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室主任石学法研究员担任馆长。日前，中国大洋样品馆被中国科学技术协会认定为2021-2025年度首批全国科普教育基地。2022年6月1日，中国大洋样品馆“全国科普教育基地”揭牌活动顺利举行。青岛市科协党组成员、副主席秦云鹏，崂山区委副书记王春，崂山区科协主席孙志坚等相关领导来所参加揭牌活动并进行了调研。常务理事单位自然资源部第一海洋研究所副所长魏泽勋、海洋地质过程与环境功能实验室主任石学法研究员及相关部门负责同志出席活动。 在座谈活动中，魏泽勋副所长对秦云鹏副主席、王春副书记一行的到来表示欢迎，对青岛市科协、崂山区长期以来对大洋样品馆科普等工作的支持、指导表示感谢，简要介绍了大洋样品馆开展的海洋科普工作情况。秦云鹏副主席对大洋样品馆在青岛市科协各项工作的支持与配合表示感谢，对大洋样品馆多年来的科普工作开展情况和有益探索给予了高度评价。王春副书记对大洋样品馆获得“全国科普教育基地”称号表示祝贺，并对海洋一所对青岛经济社会发展和科普工作做出的贡献表示感谢。海洋地质过程与环境功能实验室、大洋样品馆副馆长卜文瑞研究员汇报了大洋样品馆科普工作开展情况，并就下一步科普工作提出了思路。

海洋地质过程与环境功能实验室科学家在现代大洋中脊首次发现太古宙克拉通地幔

大陆主要由克拉通和造山带构成，其中克拉通主要形成于18亿年以前的地球早期，是地球表层的重要组成单元。古老克拉通多具有巨厚（>200公里）的岩石圈根，且由于其密度和热流值较低、刚性较大，能够避免遭受后期地质作用的改造而保持稳定。因此，克拉通形成后基本无明显的地震活动和岩浆作用，是地球上最稳定的地区。然而，大量的研究表明全球克拉通的巨厚岩石圈根可以发生部分乃至整体性的移除，从而导致克拉通发生显著的岩石圈减薄，甚至导致其失去稳定性而发生强烈的破坏。我国华北克拉通自2亿年左右以来，发生了大规模强烈的构造变形、地震活动、岩浆作用和盆地形成，被认为是全球范围内发生岩石圈减薄和克拉通破坏的经典地区。尽管克拉通地幔减薄可能存在不同的方式，已提出的机制 包括地幔拆沉、地幔柱热/化学侵蚀等，但减薄的太古宙克拉通地幔通常被默认进入到软流圈中。考虑软流圈可以在全球范围内发生地幔对流，并且在洋中脊发生被动上涌和减压熔融，从而形成新的大洋岩石圈。因此，现今洋中脊的深海橄榄岩作为软流圈部分熔融后的残留体，是寻找软流圈中的太古宙克拉通地幔的最佳载体。 前人通过Re-Os同位素体系测定深海橄榄岩年龄，发现绝大多数深海橄榄岩的年龄明显老于其所出露的洋中脊的扩张年龄，表明它们在进入到现今洋脊之前曾遭受了熔体抽取事件，代表为残存在软流圈中的古老地幔。但已发表的Os同位素数据显示来自全球不同洋中脊的深海橄榄岩最老年龄不超过22亿年，太古宙克拉通型地幔也至今尚未在深海橄榄岩中有所报道，这被认为太古宙克拉通型地幔进入软流圈后被地幔对流作用完全均一化。但考虑到全球深海橄榄岩的Os同位素数据仍十分匮乏，太古宙克拉通型地幔可能出露在洋中脊，但尚未被发现。

海洋试点国家实验室林霄沛教授牵头的CSK-2计划被正式接受为联合国“海洋十年”国际大科学计划

在第十四个“世界海洋日”之际，青岛海洋科学与技术试点国家实验室（简称“海洋试点国家实验室”）和中国海洋大学联合日本国家海洋地球科学技术局(JAMSTEC)等八个国家、十六家政府和研究机构在政府间海洋学委员会西太分委会共同发起的“第二次黑潮及周边海域国际合作研究”（CSK-2）以联合国计划（UN24）的形式正式注册为“联合国海洋科学促进可持续发展十年”(简称“海洋十年”)大科学计划。 黑潮是北太平洋上一支最强的西边界流,具有高温,高盐,流幅窄,流速快,流量大的特征。黑潮对西太平洋边缘海的物理环境、生态环境乃至地质环境具有重要的调控作用，其变化对东亚天气、气候变化、能量水分循环有深刻影响。1965年至1979年政府间海洋学委员会发起并组织了第一次黑潮及周边海域国际合作研究（CSK-1）国际合作计划，这是本地区第一个国际海洋合作计划，推动了黑潮研究并促进了本地区海洋科技合作。但人类对于黑潮及其周边海域认识仍相当有限，特别是在全球气候变化的形势下，黑潮对气候变化的响应和影响，以及其生态系统的变化一直为地区各国所关注。自2017年，海委会西太分委会就组织地区各国对第二次黑潮合作开展可行性研究，并于2021年在其第十三届政府间会议上正式设立了该计划。基于此，CSK-2计划以黑潮及其周边海域为研究对象，搭建一个多国家政府、研究机构、企业及其他利益相关方的沟通和合作框架，推动多学科发展和跨学科交叉融合，深入了解黑潮系统及其环境和社会经济价值，不仅促进该领域海洋科学研究，并形成有效解决方案，以满足社会和经济发展需求。该计划重点研究黑潮及对全球和区域天气和气候的影响，进而改善区域天气预报和气候预测，并通过深入了解黑潮与海洋生态系统的关系，促进黑潮及周边海域地区的渔业和水产养殖业的发展。

张玉忠教授团队在Nature Communications刊发海洋微生物驱动有机硫合成机制领域研究新进展

2022年5月26日，海洋试点国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室张玉忠教授领衔的研究团队阐明了二甲基巯基丙酸内盐（Dimethylsulfoniopropionate，DMSP）合成过程中关键酶MmtN的分子机制，为全面理解DMSP的合成过程提供了重要依据。 DMSP是地球上丰度最高的有机硫化合物之一，它不仅是海洋微生物重要的碳源和硫源，也具有很多重要的生理功能和生态功能。关于DMSP合成及代谢过程及机制的研究是全球硫循环领域的研究热点。甲硫氨酸（Methionine）是DMSP合成的前体物质，经过甲基化、转氨基和脱羧基三步重要反应，最终合成DMSP，其中甲基化反应是DMSP合成的关键步骤和限速步骤。到目前为止，尚未有DMSP合成关键转甲基酶的结构和催化机制被报道。

西印度洋海洋底质和底栖生物调查航次任务圆满完成

春江水暖、芳菲笑靥。近日，由青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室、自然资源部第一海洋研究所组织实施的“2022年西印度洋海洋底质和底栖生物调查航次”历经74天，安全、圆满、高质量地完成了预定任务。 本航次考察作业主体区域位于印度洋北部海域，是“全球变化与海气相互作用（二期）”专项任务之一。本航次旨在通过对阿拉伯海区开展海洋底质与海洋生物考察，为深入认识该区域沉积物与悬浮体的物质组成、分布规律，了解底栖生物和沉积物微生物的多样性特征、分布格局等相关研究领域提供丰富而珍贵的样品与基础数据。航次首席科学家由海洋地质过程与环境功能实验室黄牧高级工程师担任。

海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室新技术获批美国专利

日前，由海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室李彦龙副研究员、吴能友研究员、陈强正高级工程师、胡高伟研究员等联合申报的国际专利《System and method for exploiting deepwater shallow low-abundance unconventional natural gas by artificial enrichment（深水浅层低丰度非常规天然气人工富集开采系统与方法）》获得美国国家知识产权局批复，标志着该团队在海洋天然气水合物立体低成本开发方法领域取得阶段性进展。 海洋天然气水合物分布广泛、资源潜力巨大，但在特定空间的资源丰度低，且横向连续性差、纵向多类型叠置，压力系统不统一，依托深水油气开发技术思路的开采方法难以在短期内显著降低天然气水合物开发成本。为此，海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室天然气水合物试采团队提出将海底天然气水合物藏、水合物藏下伏伴生气及与其处于同一压力系统的浅层气（不包括与水合物藏处于不同压力系统的深部常规天然气）统筹考虑，将其作为同一类低丰度非常规天然气藏予以立体开发的思路。

《海洋天然气水合物开采基础理论与技术丛书》第四卷和第五卷出版发行

日前，海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室两部专著《海洋天然气水合物开采热电参数评价及应用》和《海洋天然气水合物开采出砂管控理论与技术》由科学出版社正式出版，中国科学院高德利院士、中国工程院孙金声院士为专著作序。 《海洋天然气水合物开采热电参数评价及应用》主要介绍海洋含天然气水合物岩心的热学性质和电学参数在天然气水合物形成分解过程中的演化规律。天然气水合物的成藏演化与其储层热力学环境密不可分，同时水合物生成分解又伴随显著的热交换行为，直接对开采效率产生影响。因此，天然气水合物储层热物性是评价水合物成藏过程、产气潜力和传质传热规律的重要线索；储层中不同类型和含量的天然气水合物是改变电阻率的最主要因素，使得电阻率成为天然气水合物资源勘查与评价的重要手段。此外，以电阻率测试为基础的成像技术和复电阻率技术在天然气水合物储层动态演化监测、剖析天然气水合物形成分解机制等方面有独特的优势。《海洋天然气水合物开采热电参数评价及应用》一书针对上述问题，深入总结了海洋天然气水合物岩心的热学性质及电学参数在天然气水合物形成分解过程中的演化规律。