“2023年度中國十大海洋科技進展”是中國海洋學會聯合中國海洋湖沼學會、中國航海學會、中國指揮與控制學會、中國大洋礦產資源研究開發協會組織開展的評選活動。
基本介紹
- 中文名：2023年度中國十大海洋科技進展
- 組織機構：中國海洋學會、中國海洋湖沼學會、中國航海學會、中國指揮與控制學會、中國大洋礦產資源研究開發協會
評選歷程,評選結果,
評選歷程
2024年5月，中國海洋學會聯合中國海洋湖沼學會、中國航海學會、中國指揮與控制學會、中國大洋礦產資源研究開發協會評選出2023年中國十大海洋科技進展。
評選結果
2023年中國十大海洋科技進展（排名不分先後）。
1.我國繪製迄今為止最大動物基因組圖譜
南極磷蝦是全球海洋生物量最大的物種，亦是南極海洋生態系統的關鍵種。我國科學家利用自主研發的基因組組裝算法，突破了超大且高重複基因組組裝的技術瓶頸，破譯了南極磷蝦這一迄今為止地球上最大的動物基因組（48Gb，約為人類基因組的16倍）；首次完整刻畫了南極磷蝦適應極晝極夜生物節律的基因網路；明確了環南極三大洋不同群體間具有遺傳連通性，解決了長期以來國際上有關南極磷蝦地理群體異/同質性的爭議；闡明了南極磷蝦種群擴張的歷史演變規律。以上科學認知為深入研究海洋生物環境適應機制及群體演化規律提供了新的理論支撐，為我國深度參與極地漁業國際治理提供了科學依據。研究成果以封面文章發表在Cell。文章刊出後，受到新華社、人民日報、Global Times等國內外數十家媒體廣泛報導，中央電視台新聞頻道專題報導。文章已被Nature Review Genetics、Nature Reviews Earth & Environment等多個高水平期刊正面引用，並被收錄於《中國大百科（第三版）·漁業》卷大事年表，產生了積極的國內外影響。
2.海洋生物碳泵與營養鹽循環研究取得突破
生物泵是海洋碳循環的核心內容，也是發展基於海洋的氣候解決方案和實施海洋負排放技術的關鍵理論基礎。項目通過跨時空尺度的觀測、多同位素示蹤和數值模型等手段，在解析生物泵結構及海洋碳氮循環的互作關係等方面取得突破性進展。
研發了生物地球化學逆向模型,刻畫了全球海洋生物泵的分布格局，提出海洋生物泵的時間域分布，為全球變化下生物泵的演變提供了參考。提出了寡營養海區真光層“雙層結構”，即營養鹽匱乏層和營養鹽充足層這一新的理論框架，提高了對副熱帶流渦區固碳機理及增匯潛力的認識。揭示了氨氧化古菌產生N2O的機制，量化了其產率。發現並證明了有氧水體N2O也可以來源於反硝化過程，深化了對海洋N2O生產過程機理的認知。指出對於負排放技術效率的評估應該考慮全路徑碳輸出，大型海藻養殖是一種潛在的高效負排放技術選擇。上述研究成果發表於Nature、Review of Geophysics、PNAS、Nature Communications（2篇）。
3.在新近紀全球大洋有機碳埋藏研究領域取得重要進展
2023年1月4日，國際頂級學術期刊《自然》以長文（Article）形式線上發表題為“Neogene burial of organic carbon in the global ocean” （新近紀全球大洋有機碳埋藏）的文章。
地質歷史時期埋藏在大洋海底沉積物中的有機碳能夠有效地與地球表層系統隔離，海底因此成為大氣二氧化碳的重要碳匯，對調控全球碳循環發揮著重要的作用。在當前全球氣候變化加劇的背景下，準確估算地質歷史時期有機碳在全球大洋海底的埋藏速率，揭示有機碳埋藏對地球氣候系統的反饋效應，成為目前全球碳循環研究所廣泛關注的熱點問題。傳統上有機碳埋藏速率的估算主要是基於有機碳和無機碳的質量平衡方法，然而這一方法在關鍵參數的估算上存在相當大的不確定性，導致對全球大洋海底有機碳埋藏速率的估算存在非常大的偏差。
該研究綜合了國際大洋發現計畫（IODP）在全球不同海盆總計81個站位上的岩芯總有機碳測試數據和地質年代框架，建立了基於海底有機碳埋藏速率的自下而上（Bottom-up）計算方法，首次揭示了新近紀 (23.0-2.6 Ma) 海底有機碳埋藏的變化歷史，發現海底有機碳埋藏的時空變率遠高於以往的估計。研究指出，在上新世和中新世早期全球近海、陸架和深海沉積扇普遍存在有機碳埋藏的峰值，這與造山期隆升和（或）冰川侵蝕導致的高沉積物通量密切相關，陸源物質輸入通量高的區域因而成為有機碳埋藏的“熱點” (hotspots)；而在開闊海洋，海底有機碳的埋藏則更多地受到海洋輸出生產力變化的影響。在中新世的中期，氣候變暖導致海洋中異養細菌新陳代謝速率加快，有機質再礦化速率升高，使得海底有機碳埋藏速率降低，從而對氣候產生正反饋效應。這一結論對於認識地質歷史時期以及當前全球變暖背景下海洋有機碳埋藏、全球碳循環和氣候系統演變均具有重要意義。
4.發現全球變暖將導致多年拉尼娜事件頻發
類似2020-2022 年的多年拉尼娜事件會給全球氣候、農業生態及人類經濟社會帶來疊加的破壞性影響，並顯著提高極端天氣災害的發生風險。未來多年拉尼娜事件如何變化，是海洋與氣候領域的重大前沿問題之一，亟需解答。研究發現全球變暖將導致多年拉尼娜事件頻發，提出太平洋背景場增暖型、熱帶外-熱帶海氣耦合增強是關鍵機理。未來變暖情景下，副熱帶東北太平洋增溫較快，熱帶外大氣擾動更容易誘發位置更偏北的經向模態；赤道東太平洋增暖也較快，厄爾尼諾的暖海溫異常可引發更強的熱帶外大氣擾動。二者結合，造成負位相的經向模態更易產生且其空間結構在經向上更寬，由此赤道外的負風應力旋度異常偏小，向赤道的“充電”過程進一步減弱，有利於冷海溫異常持續。該成果發表在Nature，提示未來與多年拉尼娜相關的氣候災害可能頻繁來襲，控制溫室氣體排放迫在眉睫；同時是明晰全球變暖下熱帶-熱帶外相互作用過程和機理的新視角，對有效認知ENSO 的多樣性及其未來變化有重要意義。
5.粵港澳大灣區超級工程深中通道主線貫通
2023年11月28日，正在建設的國家重大工程——深中通道主線貫通，項目建設取得重要進展，距離2024年建成通車更近一步。深中通道地處粵港澳大灣區核心區域，橫跨珠江口東西兩岸，路線起自廣深沿江高速機場互通立交，東接機荷高速，向西跨越珠江口，在中山市馬鞍島登入，與在建的中開高速對接，路線全長約24公里，採用雙向八車道，設計速度按照100公里/小時高速公路技術標準建設。
項目是集“橋、島、隧、水下互通”於一體的世界級跨海集群工程，工程建設條件異常複雜、綜合技術難度非常高。其中伶仃洋大橋為主跨1666米海中特大跨徑懸索橋，是世界最高海中大橋、世界最大跨徑全離岸海中懸索橋。大橋橋面高91米，通航淨空達到76.5米，是世界通航淨空高度最高的大橋，能夠滿足3萬標箱貨櫃船、30萬噸級油輪、22.5萬噸級豪華郵輪通航需求。沉管隧道創新採用了鋼殼混凝土沉管隧道新結構，是目前世界最長、最寬的鋼殼混凝土沉管隧道，在設計理論、製造工藝、新型材料、大型裝備和最終接頭等方面取得了多項原始創新，有力推動了我國沉管隧道建設技術進步。
未來深中通道建成通車後，深圳與中山的車程，將從現在的2小時縮減為約20分鐘。作為連通珠江口東西兩岸城市群的交通大動脈，深中通道將與已建成的港珠澳大橋、南沙大橋、虎門大橋等，共同組成大灣區跨海跨江通道群。
6.數位化深海典型生境”大科學計畫正式獲批
2023年6月8日，來自全球6大洲39個國家64家海洋機構、國際組織等共同發起的“數位化深海典型生境”大科學計畫（Digital Deep-sea Typical Habitats Programme，簡稱“DEPTH”計畫）正式獲批，成為2023年聯合國“海洋科學促進可持續發展十年”（簡稱“海洋十年”）大科學計畫（Programme）申報中的唯一獲批計畫，也是我國在聯合國框架下發起的首個深海生境領域大科學計畫。
“DEPTH”計畫以解決“海洋十年”的第八項挑戰“數位化的海洋”為目標，重點關注海山、洋中脊、陸坡和平原等易受自然變化、氣候變化、人類活動影響的深海典型生境類型，開展科學調查及連通性研究，發展深海長期智慧型觀監測技術，提升深海典型生境應對擾動的預測能力，構建“發現-模擬-預測”數位化平台，集成深海典型生境“一張圖”等公共產品並形成深海典型生境治理解決方案。“DEPTH”計畫將聚焦深海生境與生物多樣性的調查與研究，探索人類生存與深海生物多樣性養護的可持續發展路徑。該計畫同時還針對開發中國家開展能力建設，與近20個開發中國家建立了合作關係，致力於培養青年一代公平參與深海科學研究與治理，樹立我負責任大國形象。
2023年11月9日，“DEPTH”計畫在廈門國際海洋周期間正式啟動，並組織召開了第一次國際研討會。2024年將開展“西太平洋國際航次”，邀請國際知名專家學者聯合開展生物多樣性調查，為提升對海山區生物多樣性認知做出積極貢獻。
7.國產首艘大型郵輪“愛達·魔都號”正式命名交付
2023年11月4日，國產首艘大型郵輪“愛達·魔都號”歷時八年科研攻關、五年設計建造，順利完成命名交付，已具備正式商業運營的條件。
國產首艘大型郵輪命名交付，標誌著中國又一次成功摘取世界造船業皇冠上的明珠，中國成為全球唯一一個目前同時建造航空母艦、大型液化天然氣(LNG)運輸船、大型郵輪的國家，是中國由造船大國向造船強國邁進的標誌性一步。國產首艘大型郵輪總噸位13.55萬噸，長323.6米，寬37.2米，設計吃水8.26米，最大高度72.2米。全船搭載107個系統、五萬五千個設備，包含2500萬個零部件，完工敷設4750公里電纜、365公里管系、120公里風管。船上有客房2125間，可容納乘客5246人，配置了高達16層、面積4萬平方米的生活娛樂公共區域，被譽為“海上現代化城市”。
在建造此大型郵輪中，採用引進消化吸收再創新的模式，聯動和管理361家一級供應商、1105家二級配套企業，匯集全球30多個國家超過5000名的工程技術人員緊密協作，相繼突破重量重心、安全返港、動力系統、綜合電網、艙室環境、振動噪聲等貫穿郵輪全生命周期的一系列關鍵核心技術，形成了大型郵輪設計建造和複雜巨系統工程管理能力，持續構建郵輪業的中國標準體系。
8.我國首次完成3000米超深水三維地震勘探
我國大型深水物探船“海洋石油720”搭載我國自研“海經”拖纜地震勘探系統，完成了珠江口盆地2600平方千米的三維地震數據採集。這是我國首次完成3000米超深水三維地震勘探作業，標誌著我國自主海洋勘探技術取得重大突破，對保障我國海洋油氣開發自主可控、提升我國深海資源開發能力具有重要意義。
“海經”是我國自主研發製造的首套海洋拖纜地震勘探採集裝備，填補了我國在海洋地震勘探領域裝備技術空白，實現了“從0到1”的突破。“海經”以其超低頻、高精度的三維地震採集能力，精準描繪出深水深層以及複雜地質結構的“3D立體圖”，大幅提升了我國在超深水領域油氣勘探能力。
此次作業位於珠江口盆地3000米超深水區塊，最大作業水深達到3500米，勘探目的層最大埋深處5600米，打破了我國海洋三維地震勘探作業最大水深紀錄。“海洋石油720”深水物探船搭載“海經”，60天時間採集到40TB的三維地震勘探數據，為落實工區地質結構、沉積充填和油氣運移等基礎石油地質條件打下堅實的基礎。
9.我國首艘大洋鑽探船正式命名試航
我國自主設計建造的首艘大洋鑽探船正式命名為“夢想”號，並在廣州南沙首次試航，這標誌著我國深海探測能力建設和裝備現代化建設邁出關鍵一步。
“夢想”號總噸約33000，總長179.8米、型寬32.8米，具備全球海域無限航區作業能力和海域11000米的鑽探能力。
“夢想”號突破十餘項關鍵技術，完成多項國際首創設計。該船具有全球最先進的鑽探系統。建有全球面積最大、功能最全、流程最優的船載實驗室，總面積超3000平方米，涵蓋基礎地質、古地磁、無機地化、有機地化、微生物、海洋科學、天然氣水合物、地球物理、鑽探技術九大實驗室，配置世界一流的磁禁止室、超淨實驗間和全球首套船載岩心自動傳輸存儲系統，可滿足海洋領域全學科研究需求。建有全球規模最大、最先進的科考船綜合信息化系統，可實現鑽采作業全過程監測、科學實驗智慧型協同。
“夢想”號建成後將為深海資源開發利用提供重要裝備保障，進一步提高我國能源自主保障能力，有力支撐我國實施大洋鑽探國際大科學計畫。
10.有限體積海浪模式“媽祖∙海浪”研發與業務化套用
有限體積海浪模式（Finite Volume WAve Model，FVWAM）“媽祖·海浪”攻克了我國海浪數值預報嚴重依賴國外模式、自主技術缺失、計算耗時長等突出問題，取得以下科技創新與突破：一、首次採用六邊形格線及相應動力框架，能在重點加密海域和南北極高緯度海域獲得高精度預報結果；二、提出了新的卷積算法，使波-波非線性作用項計算效率提升三分之一；三、優異的大規模並行可擴展性，在逾20萬CPU核的超規模並行計算情景下，依然保持線性加速比；四、領先的GPU並行加速能力，單台GPU伺服器的計算能力相當於90台CPU伺服器，計算能耗降低約88%。“媽祖∙海浪”對極端大浪過程刻畫能力更強，周期模擬優勢明顯，整體性能達到國際同類模式先進水平，可替代原有海浪數值預報模式。國際知名海浪模式專家給予“媽祖·海浪”高度評價：“這是由中國人建立的全新海浪模式，與WAM和WAVEWATCHⅢ一道成為世界三個同類模式之一”。
