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《沧溟观象》第4期|无人平台远征南大洋冬季,深海矿产与观测底座双线提速
访问数量:7发布时间:2026-11-16

本期要点:热带风暴“佩纳”成为1982年以来首个在11月生成于中太平洋的热带风暴;《科学·进展》刊文利用生物地球化学Argo浮标阵列首次给出三大洋净初级生产力变化的盆地尺度趋势;四艘无人帆船开启穿越南极冬季的五年碳观测计划;美日两国发表海底矿产合作联合声明,11月19日美属萨摩亚外海将启动首轮矿区拍卖;青岛牵头编制的“全球海洋生态底质图”获批联合国“海洋十年”项目;国产表层漂流浮标随第16次北冰洋考察完成数据链路全国产化验证。

一、气候与热带气旋:11月,中太平洋升起一场“不合时宜”的风暴

11月6日,热带风暴“佩纳”(Pena)在中太平洋海域生成。据福克斯天气频道援引迈阿密大学研究人员安迪·哈兹尔顿的分析,这是自1982年以来首个在11月生成于中太平洋的热带风暴,其形成与强厄尔尼诺背景及一次西风爆发有关。美国国家飓风中心下属中太平洋飓风中心通报,11月11日23时(夏威夷时间),“佩纳”中心位于北纬9.8度、西经172.0度,正以每小时约16英里向西移动,最大持续风速35英里/小时,中心气压1009百帕;至11月12日凌晨已减弱为残余低压区。NOAA-20卫星11月8日的影像完整记录了它的云系结构。(来源:NOAA中太平洋飓风中心、Fox Weather(据公开报道综合))

北太平洋中部11月生成的热带气旋在气候统计上十分罕见,相关海域的观测密度与预报经验均相对有限。此次事件从生成到消亡处于业务卫星连续监测之下,为晚季热带气旋与厄尔尼诺背景下海气相互作用的研究提供了一个较为完整的观测样本。(来源:NOAA(据公开报道综合))

2026年11月8日NOAA-20卫星影像中的热带风暴“佩纳”,云系呈螺旋状分布于中太平洋洋面
图1 2026年11月8日00时08分(UTC)NOAA-20卫星VIIRS传感器拍摄的热带风暴“佩纳”。
图源:NOAA-20/VIIRS卫星影像(美国政府部门作品,公有领域)

二、海洋科学:BGC-Argo浮标阵列首次给出三大洋生产力趋势

11月11日,《科学·进展》(Science Advances)刊发一项利用生物地球化学Argo(BGC-Argo)浮标阵列评估全球海洋净初级生产力变化的研究。研究团队采用碳基生产力算法处理浮标剖面数据,在盆地尺度上估计海洋浮游植物生产力的长期变化,发现大西洋与南大洋存在统计显著的负趋势,太平洋则为正趋势;这些趋势在方向和幅度上与卫星遥感估算大体一致。(来源:Science Advances(DOI: 10.1126/sciadv.aeb0994))

论文指出,卫星遥感虽然覆盖面广,但只能观测表层海洋,无法捕捉次表层变率;自主剖面浮标提供的深度分辨观测恰好补足这一维度。研究者认为,这项工作展示了BGC-Argo阵列在监测海洋生产力长期变化方面的潜力,也提示需要天基、水下相结合的综合观测系统来完整刻画正在变化的海洋生态过程。(来源:Science Advances)

科研人员从研究船上布放一枚黄色Argo剖面浮标
图2 科研人员从研究船上布放Argo剖面浮标。全球BGC-Argo阵列配备六类生物地球化学传感器,正成为监测上层海洋碳、氧、营养盐与生产力变化的核心手段。
图源:NOAA全球海洋监测与观测项目(GOMO)(美国政府机构作品,公有领域)

三、无人平台:四艘无人帆船将首次穿越南大洋冬季

由美国NOAA太平洋海洋环境实验室(PMEL)牵头、哥伦比亚大学、澳大利亚联邦科工组织(CSIRO)、南非科学与工业研究理事会(CSIR)及华盛顿大学参与的国际合作项目COCO2(约束海洋碳与优化观测),正在把无人帆船送入此前研究船只难以抵达的南大洋冬季。首艘Saildrone Explorer无人帆船已于9月中旬从塔斯马尼亚霍巴特出发,其余三艘将在2027年以约三个月的间隔相继部署,机队将反复绕南极航行,单圈约1.2万英里,项目周期五年,由Schmidt Sciences资助。(来源:NOAA、Mail & Guardian)

南大洋吸收了全球海洋二氧化碳吸收总量的约40%,并吸收了大气中滞留二氧化碳所致过剩热量的约75%,但其冬季碳通量因海冰、风暴与极端海况而长期缺乏直接观测——这是全球碳收支评估中最大的不确定来源之一。2019年首次无人帆船绕极航行曾发现,冬季深层富碳海水上翻可使局部海表从吸收转为释放二氧化碳。本期任务中,各船测得的海气二氧化碳通量、温盐、气象与溶解氧数据将近实时传回PMEL,并汇入世界气象组织全球电信系统(GTS),直接进入全球天气模式。(来源:NOAA、CSIR(据Mail & Guardian报道))

一艘带刚性翼帆的Saildrone无人帆船在开阔海面航行
图3 带刚性翼帆的Saildrone无人帆船(2019年NOAA北极任务期间拍摄,同类平台已用于南大洋碳观测)。翼帆以风为动力、太阳能为传感器供电,可在无补给条件下连续数月作业。
图源:NOAA太平洋海洋环境实验室(美国政府机构作品,公有领域)

四、深海资源:美日发表海底矿产合作声明,单边与多边两条线继续拉锯

11月12日,美国与日本在富山举行两天会谈后发表联合声明,同意围绕日本南鸟岛近海富稀土泥与多金属结核项目开展合作,内容包括产业伙伴关系、“可信伙伴”之间的加工安排,以及完善各自国内规章以吸引私人投资;声明未公布资金规模、开采量与时间表。日本地质调查船“千早”号今年早些时候曾在5569米水深试采约50吨富稀土泥,计划2027年2月起开展为期一个月、目标日产350吨的试验。(来源:The Oregon Group(据美日联合声明))

同期两条时间线值得对照:11月19日,美国海洋矿产管理局将就美属萨摩亚外海两块海域(分别约1630万和1520万英亩)举行首轮拍卖,中标方仅获准开展测绘等前期工作,当地社区团体已提起诉讼寻求阻止;NOAA今年5月受理美国金属公司(TMC)在克拉里昂-克利珀顿区约6.5万平方公里的开发申请后,预计12月中旬仅就财务与技术“认证”作出决定,此前已收到1600余条公众意见。而在多边轨道上,国际海底管理局商业开采规章仍未出台,理事会将于2027年3月再度审议。全球商业深海采矿迄今尚未在任何海域开始。(来源:NOAA、The Oregon Group、国际海底管理局(据公开报道综合))

深海海底散布的深色多金属结核
图4 NOAA深潜器“深发现者”(Deep Discoverer)在北大西洋拍摄的海底铁锰结核。多金属结核是深海采矿的主要目标矿种,其形成需要数百万年,同时为独特的小型底栖生物群落提供栖息地。
图源:NOAA(美国政府部门作品,公有领域)

五、数据底座:青岛牵头编制全球海洋生态底质图

近日,由自然资源部第一海洋研究所牵头申报的“全球海洋生态底质图编制”(MAPS-GO)项目正式获批联合国“海洋十年”项目,纳入由中国大洋事务管理局牵头组织的“数字化深海典型生境”(Digital DEPTH)大科学计划。项目由该所石学法研究员发起,德国基尔大学、英国伦敦大学学院、法国气候与环境科学实验室、俄罗斯海洋地质与矿产资源研究所、美国北卡罗来纳州立大学为共同发起单位,汇聚20多个国家的200多名科学家,另有40余家合作单位参与。(来源:青岛日报、自然资源部第一海洋研究所)

海洋底质覆盖地球表面约70%,但现有调查多集中于大陆架专属经济区,分类标准不一、共享程度低,深海远洋存在大片空白——作为参照,Seabed 2030计划今年4月公布的数据显示,全球按现代标准完成实测的海底仅占28.7%。MAPS-GO将建立统一的生态底质分类体系与数据标准,汇集公开与历史数据、补充测试历史样品,并借助人工智能技术开展预测制图,计划到2030年完成全球数字海洋生态底质图,同步建成开放共享的数据库和门户网站,为公海保护区选划、海洋空间规划与海底资源开发提供基础图件。(来源:青岛日报、今日头条(据公开报道综合))

科研人员在小艇甲板上处理海底采泥器采集的沉积物样品
图5 美国国家海洋渔业局科研人员使用Smith-MacIntyre底质采样器采集海底沉积物样品。底质调查数据是编制海洋生态底质图的一手资料。
图源:NOAA损害评估与恢复项目(美国政府机构作品,公有领域)

六、装备自主化:国产表层漂流浮标打通北极数据回传链路

自然资源部第一海洋研究所近日披露,其依托山东省重点研发计划“星海互联”科技示范工程项目研制的海洋“智感”表层漂流浮标,随“极地”号极地科考船在我国第16次北冰洋考察中完成走航及布放测试,首次实现国产海洋调查装备“数据采集—卫星回传”全链条自主可控,被央视新闻称为来自北冰洋的全国产化“第一声回响”。(来源:自然资源部第一海洋研究所、央视新闻)

长期以来,深远海与极区的调查数据实时回传依赖铱星、海事卫星等国际商业卫星系统,存在带宽受限、成本较高与数据安全风险。本次验证中,浮标通过国产低轨卫星互联网完成从传感器采集、卫星链路传输到岸基接收的全流程测试:工程上采用统一数据接口与传输协议、帧内校验与关键数据冗余重传保障稳定性,并针对极区低温与能源受限条件使用低温低功耗器件和“深度休眠—定时唤醒”机制。测试表明,数据传输速率与通信质量等指标满足业务化实用需求。(来源:自然资源部第一海洋研究所)

甲板上摆放的数台表层漂流浮标
图6 整装待发的表层漂流浮标。这类随海流漂移的小型浮标是全球海洋观测网的基础装备,其数据回传链路的自主化正在成为各国观测能力建设的组成部分。
图源:NOAA大西洋海洋学与气象实验室(AOML)(美国政府部门作品,公有领域)

本期观察

纵观本期动态,海洋观测的时空边界正在被自主平台继续向外推移:无人帆船进入研究船只冬季难以企及的南大洋,剖面浮标阵列开始承担盆地尺度生产力趋势的评估,表层漂流浮标的数据链路成为装备自主化与低轨卫星能力交叉验证的试验场。与此同时,海底矿产开发的单边进程与国际多边规则之间保持着明显的时间差,首轮矿区拍卖、公司认证决定与规章谈判将先后在11月至明年3月间落地或重启;海底地形与底质制图等基础数据产品,则继续以国际大科学计划的形式扩大合作规模。观测平台、数据基础设施与深海资源活动三条线索在本期同时提速,相关进展与争议仍处在持续演化之中。

来源声明:本文依据NOAA中太平洋飓风中心、NOAA、《科学·进展》(Science Advances)、Mail & Guardian、Homeland Security Today、The Oregon Group、国际海底管理局、青岛日报、自然资源部第一海洋研究所、央视新闻等公开报道与机构发布信息整理,观点部分为编辑部观察,仅供参考。图1至图6均来自NOAA等美国政府机构,为美国政府机构作品(公有领域),已标明原始图源。公告与论文类信息请以原始发布为准。