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2024年度中國海洋與湖沼十大科技進(jìn)展揭曉

分類：暢游館
作者：
來源：中國海洋湖沼學(xué)會
發(fā)布時(shí)間：2025-03-28 17:19
訪問量：0

【概要描述】

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2024年度中國海洋與湖沼十大科技進(jìn)展揭曉

【概要描述】

分類：暢游館
作者：
來源：中國海洋湖沼學(xué)會
發(fā)布時(shí)間：2025-03-28 17:19
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詳情

近期，中國海洋湖沼學(xué)會組織學(xué)會分支機(jī)構(gòu)、學(xué)會理事，以及海洋與湖沼領(lǐng)域相關(guān)單位共同推薦2024年度“中國海洋與湖沼十大科技進(jìn)展”。經(jīng)學(xué)會理事投票遴選，現(xiàn)將結(jié)果予以公布（排名不分先后）。

1、超慢速北極加克洋中脊超強(qiáng)變化的巖漿增生

洋中脊是占地表約2/3面積的海洋地殼的誕生地。根據(jù)板塊構(gòu)造學(xué)說的經(jīng)典地幔被動上涌理論，洋中脊的巖漿量隨擴(kuò)張速率的降低而減小。在世界上擴(kuò)張速率最慢的北極加克洋中脊，學(xué)術(shù)界一直認(rèn)為其地殼厚度接近為零，即教科書上的地球殼幔結(jié)構(gòu)在此并不存在。該研究利用國際上首次的冰下海底地震陣列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在加克洋中脊發(fā)現(xiàn)了局部極厚、超強(qiáng)時(shí)空變化的海洋地殼。結(jié)合數(shù)值模擬提出，主動上涌控制了超慢速洋中脊的增生，全球洋中脊受到主動和被動地幔上涌雙機(jī)制的控制。成果顛覆了學(xué)術(shù)界半個(gè)多世紀(jì)以來一直認(rèn)為的超慢速擴(kuò)張洋中脊巖漿供給極度貧瘠的觀點(diǎn)。受到央視新聞、新華網(wǎng)和科技日報(bào)等媒體的廣泛報(bào)道。

研究成果于2024年發(fā)表在《Nature》上。

主要完成人：李家彪、張濤、丁巍偉、牛雄偉、方銀霞等

推薦單位：自然資源部第二海洋研究所

2、全球海洋微生物基因組數(shù)據(jù)庫及其基因資源勘探

近年來，海洋微生物基因組數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸性增長趨勢，但也面臨數(shù)據(jù)分散、標(biāo)準(zhǔn)化程度低等問題。該研究構(gòu)建了迄今最大、最全面的全球海洋微生物基因組數(shù)據(jù)庫，為研究海洋微生物的系統(tǒng)演化、環(huán)境適應(yīng)機(jī)制、生態(tài)學(xué)效應(yīng)，以及開發(fā)相關(guān)生物技術(shù)提供了新機(jī)遇。通過建立深度學(xué)習(xí)算法與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的高效基因資源開發(fā)體系，成功發(fā)掘出一系列新型基因編輯工具和抗菌肽，以及首個(gè)深海源高效PET塑料降解酶。研究成果發(fā)表后，引發(fā)了國內(nèi)外廣泛關(guān)注，數(shù)據(jù)庫下載量已超過40萬次。該研究為海洋微生物基因資源勘探提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)源和應(yīng)用示范，將有力推動生物醫(yī)藥、生物技術(shù)、綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的發(fā)展。

研究成果于2024年發(fā)表在《Nature》上，授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)。

主要完成人：李盛英、范廣益、陳建威、孫穎、劉琨

推薦單位：山東大學(xué)

3、海洋次表層熱浪與冷浪的關(guān)鍵驅(qū)動機(jī)制

海洋次表層是地球上最大的生物棲息地與遷徙地之一，擁有許多重要的海洋生物種群，熱浪與冷浪會嚴(yán)重破壞這些生物的生境，造成生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)的災(zāi)難性后果，但長期連續(xù)觀測數(shù)據(jù)的匱乏限制了對其特征與機(jī)制的認(rèn)知。該研究提出了適用于時(shí)空離散剖面數(shù)據(jù)的分析方法，整合了長期潛標(biāo)觀測資料、歷史溫度剖面數(shù)據(jù)與衛(wèi)星遙感渦旋信息，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)次表層（100-1000米）熱浪與冷浪的發(fā)生與表層事件無關(guān)，首次從全球尺度上揭示了渦旋是驅(qū)動海洋次表層事件的關(guān)鍵機(jī)制，發(fā)現(xiàn)并闡釋了全球變暖影響下渦旋對次表層極端溫度增強(qiáng)的放大作用。該研究為海洋次表層熱浪與冷浪的探測、評估與預(yù)測提供了全新的路徑。

研究成果于2024年發(fā)表在《Nature》上。

主要完成人：詹海剛、何慶友、詹偉康、龔延昆、蔡樹群

推薦單位：中國科學(xué)院南海海洋研究所

4、首次揭示地球生命過程對氣候變化的雙向調(diào)節(jié)機(jī)制

全球氣候變化影響地球生命發(fā)展，但調(diào)控機(jī)制尚不清楚。通過學(xué)科交叉、古今結(jié)合，發(fā)現(xiàn)了地球生命與氣候變化的互饋機(jī)制：（1）揭示了微型生物碳泵MCP驅(qū)動的惰性有機(jī)碳庫既可在全球變暖中積累碳匯降溫，亦可在冰期結(jié)束時(shí)碳源釋放促暖，緩沖了對地球生命系統(tǒng)的沖擊；（2）闡明了海洋溶解氧和酶活性主控的有機(jī)碳和無機(jī)碳遷移轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致雪球地球δ¹³C呈兩階段變化；（3）發(fā)現(xiàn)了鐵結(jié)合有機(jī)碳在沉積物中累積循環(huán)，為微生物提供能量且調(diào)控碳收支；（4）解析了潮間帶沉積物溶解有機(jī)碳多樣性與微生物群落的調(diào)控機(jī)制。成果不僅為應(yīng)對氣候變化提供了理論引領(lǐng)，還為全球碳中和貢獻(xiàn)了海洋方案。

研究成果于2024年發(fā)表在《Nature Reviews Microbiology》、《Nature Communications》（2篇）和《The Innovation Geoscience》上。

主要完成人：焦念志、王風(fēng)平、屠奇超、駱庭偉、劉紀(jì)化

推薦人：陳大可

5、氣候變暖下三大洋溫鹽長期變化差異

氣候變暖背景下海洋呈現(xiàn)出復(fù)雜的溫鹽變化，對生態(tài)環(huán)境和生物多樣性產(chǎn)生深刻影響?；诤Ｑ笥^測數(shù)據(jù)，研究揭示了過去60年三大洋溫鹽變化的鮮明差異：大西洋的總體增暖速率是印-太海洋的三倍，其鹽度總體上升；太平洋和印度洋增暖較慢，鹽度普遍下降。長期變化顯著影響了各大洋之間的聯(lián)系：熱帶太平洋與東南印度洋的年代際變率加強(qiáng)，聯(lián)系更加緊密。除了大氣驅(qū)動外，海洋環(huán)流和水團(tuán)的變異對塑造三大洋溫鹽長期變化及其影響也具有重要作用。研究還指明了氣候模式模擬上述變化中存在普遍的偏差。這些研究有助于理解氣候變暖下出現(xiàn)的新現(xiàn)象和新過程，對提高未來的氣候預(yù)測水平具有參考價(jià)值。

研究成果于2024年發(fā)表在《Nature Climate Change》、《Nature Communications》和《Journal of Climate》上。

主要完成人：李元龍、林鵬飛、路穎、丁玥文、王凡

推薦單位：中國海洋湖沼學(xué)會海洋與氣候分會

6、湖泊熱力過程對氣候變暖和極端高溫的響應(yīng)機(jī)制

圍繞“湖泊熱力過程對氣候變暖和極端高溫的響應(yīng)機(jī)制”這一湖沼學(xué)前沿?zé)狳c(diǎn)問題，研發(fā)了耦合衛(wèi)星遙感的湖泊熱力學(xué)過程數(shù)值模擬方法，揭示了全球湖泊增溫、湖泊熱浪和湖泊寒潮多時(shí)空尺度變化規(guī)律，量化了短期極端高溫對湖泊長期變暖的影響；發(fā)現(xiàn)過去40年全球湖泊普遍變暖，湖泊熱浪形成和消散更快、持續(xù)時(shí)間延長、強(qiáng)度增加；極端高溫事件貢獻(xiàn)了24%的變暖趨勢，是湖泊熱浪持續(xù)時(shí)間和累積強(qiáng)度增加主要驅(qū)動力。研究成果對于深入理解氣候變化對湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響，構(gòu)建極端高溫事件風(fēng)險(xiǎn)評估和預(yù)警系統(tǒng)，建立新的湖泊適應(yīng)機(jī)制和應(yīng)對策略具有重要科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

研究成果于2024年發(fā)表在《Nature Climate Change》、《Nature Communications》、《Science Bulletin》和《Geophysical Research Letters》等上。

主要完成人：施坤、張運(yùn)林、秦伯強(qiáng)、王溪雯、王瑋佳

推薦單位：中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所

7、全球變暖下印度洋偶極子的多樣性變化及其對全球氣候的影響

印度洋偶極子（IOD）在全球變暖背景下的變化及其對全球氣候的影響，是海洋與氣候變化領(lǐng)域的重大前沿科學(xué)問題之一。該研究系統(tǒng)闡述了全球變暖下IOD的時(shí)空變化特征并評估了氣侯模型的模擬偏差，以及IOD與厄爾尼諾—南方濤動和亞洲夏季風(fēng)的關(guān)系、對全球氣候的影響等。在高排放情景下，IOD對全球增暖的長期響應(yīng)是非線性的，即在21世紀(jì)IOD的東極子變率增加、西極子變率減小，而21世紀(jì)后兩極子變率均減小。研究進(jìn)一步揭示了IOD西極子對南極春季海冰和澳洲春季山火天氣的主導(dǎo)作用，并指出上述影響會隨全球變暖而減弱。該成果對全面認(rèn)識未來IOD多樣性變化及其對全球氣候的影響具有重要意義。

研究成果于2024年發(fā)表在《Nature Review Earth & Environment》、《Nature Communications》（2篇）和《Environmental Research Letters》上。

主要完成人：張力、吳立新、李熙晨等

推薦單位：中國海洋大學(xué)

8、海洋生物光合作用機(jī)制、進(jìn)化及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

海洋生物光合作用機(jī)制與進(jìn)化是海洋生物學(xué)研究熱點(diǎn)和前沿。該研究取得系列重要進(jìn)展：（1）解析了隱藻門藻類光系統(tǒng)II的結(jié)構(gòu)與光能吸收傳遞機(jī)制，揭示了紅藻進(jìn)化支系中捕光復(fù)合物II的起源及進(jìn)化機(jī)制；（2）解析了定鞭藻門藻類光系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)、能量傳遞及進(jìn)化機(jī)制；（3）揭示了珊瑚共生甲藻門藻類光系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)及其適應(yīng)共生的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，《Nature Communications》同期進(jìn)行評述；（4）解析了光合細(xì)菌紫細(xì)菌光合作用光系統(tǒng)RC-LH1的結(jié)構(gòu)，揭示了不同紫細(xì)菌光能捕獲與醌傳遞的平衡策略與機(jī)制；（5）體外組裝了光合作用濃縮與固定CO?的類細(xì)胞器羧酶體，揭示了羧酶體的組裝機(jī)制。

研究成果于2024年發(fā)表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》、《Nature Communications》(2篇)、《Science Advances》(2篇)和《Plant Physiology》等上。

主要完成人：張玉忠、趙龍生、王鵬、劉魯寧、李春陽

推薦單位：中國海洋大學(xué)

9、揭示極端熱浪下全球海洋的“缺氧”危機(jī)

全球海洋溶解氧的變化直接影響到海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康與穩(wěn)定，但是極端熱浪對溶解氧的影響卻長期未被充分理解。該研究通過對130萬條浮標(biāo)剖面數(shù)據(jù)的深入分析，首次從觀測發(fā)現(xiàn)海洋熱浪會促進(jìn)極端低氧事件的形成，并使用先進(jìn)的地球系統(tǒng)模式進(jìn)一步驗(yàn)證了二者的密切耦合關(guān)系。研究表明極端熱浪不僅引起海水溫度升高，還會進(jìn)一步加劇海洋脫氧信號，形成正常氣候變化背景下數(shù)十年都不會產(chǎn)生的極端低氧環(huán)境。這種協(xié)同作用在過去半個(gè)世紀(jì)中顯著增強(qiáng)，對海洋生物多樣性和可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。研究揭示了極端熱浪如何加劇海洋缺氧危機(jī)，為制定有效的海洋保護(hù)政策提供了必要的科學(xué)依據(jù)。

研究成果于2024年發(fā)表在《Nature Communications》上，入選編輯亮點(diǎn)推薦論文。

主要完成人：黃建平、李昶豫、丁磊、何永利、謝永坤

推薦單位：蘭州大學(xué)

10、國產(chǎn)水下滑翔機(jī)超長續(xù)航科學(xué)應(yīng)用取得突破性進(jìn)展

海洋裝備是建設(shè)海洋強(qiáng)國的基礎(chǔ)。水下滑翔機(jī)是實(shí)現(xiàn)海洋觀測與探測技術(shù)變革的新質(zhì)裝備，國外對此嚴(yán)格禁售禁運(yùn)且技術(shù)封鎖。該成果提出基于數(shù)模融合的水下滑翔機(jī)快速響應(yīng)智能設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，突破輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能材料匹配、高能機(jī)載能源與智能管理等關(guān)鍵技術(shù)，研制成功國內(nèi)首臺航程超過 7500 公里的超長航程水下滑翔機(jī)。2024年完成超過330天、7600公里的科學(xué)應(yīng)用，打破水下滑翔機(jī)航時(shí)和航程雙項(xiàng)世界紀(jì)錄，連續(xù)獲取了“銀杏”等5個(gè)臺風(fēng)過境期間的溫鹽響應(yīng)數(shù)據(jù)，并開展了連續(xù) 157 天的西太平洋中尺度渦觀測應(yīng)用，為海洋科學(xué)研究提供了超長續(xù)航新質(zhì)裝備支撐。

研究成果于2024年發(fā)表在《Science Bulletin》、《Advanced Engineering Informatics》和《International Journal of Mechanical Science》上，入選 ESI 高被引論文 2 篇和熱點(diǎn)論文 1 篇。

主要完成人：王延輝、楊明、楊紹瓊、錢洪寶、張翰

推薦單位：中國海洋湖沼學(xué)會海洋觀測分會

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