导语
作为全球海洋保护的大背景,气候变化与海洋的关系终于在政治层面受到了更多的关注,2017年的气候变化框架公约的缔约方会议上产生了《因为海洋》宣言,并开启了该气候变化进程下的海洋的讨论路径。今年9月,政府间气候变化专门委员会(IPCC)即将发布海洋与冰冻圈的特别报告,而今年气候变化缔约方会议的主办国智利已经把今年的会议称为“蓝色缔约方会议”(Blue COP)。在刚刚结束的南极条约协商会议上,南极科学委员会(SCAR)做了题为“巴黎气候协定对于南极和南大洋保护的意义”的主题报告。报告中提到,南极生态系统在气候变化下的变动已经在多处被观察到,但是具体的变化趋势还存在不确定性。本期简报继续关注气候变化中的南极海洋的变化以及和南极海洋保护相关的科技和管理工具的发展。“相关报告”中则收录了一些近期对于南极治理的宏观讨论,供大家研究分享。
自然科学进展
全球变暖1.5°C情境下的南极半岛
Martin Siegert, Angus Atkinson等
《环境科学前沿》 2019年6月28日
二十世纪下半叶,南极半岛的变暖幅度大于南半球的任何其他陆地环境,并且在此处已经观察到明显的冰冻圈和生物学效应。在全球(升温)1.5°C的情境下,南极半岛的变暖可能会使0°C以上的天数增加,在半岛北部每年可能会多达130天。海洋湍流将增加,使绕极深水(CDW)变得更暖和更浅,将热量输送到海平面和海岸带边缘热量。预计冰川和冰盖的海洋边缘变薄和衰退将加速达到陆地衰退速度的边缘,海上冰山增加,之后冰川在陆地上的退缩可能减缓。冰架将会经历融水量的持续增加和随之而来的结构变化,但不会出现迅速的区域性崩塌。海洋生物群可以多种方式应对气候变化,过去的资源开采活动使其影响复杂化。在上个世纪已经观察到多个物种分布向南移动,这些变化可能会持续下去。暴露的(无冰)陆地区域将扩大,为本地和非本地生物提供新的栖息地,但遗传多样性可能会丧失。虽然本地陆地生物群可能受益于适度变暖,但对本地生物多样性的最大威胁来自非本地陆地物种。
与南半球气候异常相关的南极海冰冰间湖
Ethan C. Campbell, Earle A. Wilson等
《自然》第570卷,第319-325页(2019年),出版日期:2019年6月10日
南极洲威德尔海表面的冬季冰盖偶尔会形成一个巨大的冰间湖。 2016年和2017年出现的这个冰上的大洞引起了科学家和记者的强烈好奇。 虽然几十年前有过更大的冰洞,但现在的技术让海洋学家第一次有机会真正监测南极冬季海冰的异常。由华盛顿大学领导的一项新研究结合了海冰覆盖的卫星图像,无人滑翔机甚至配备传感器的海豹,以更好地了解这一现象。 该研究探讨了为什么这个洞仅在几年内出现,以及它在更大的海洋环流中可以发挥什么作用。该研究表明,当环绕南极洲的风越来越靠近南极大陆岸边时,在威德尔海东部它们促进了底层海水进一步的向上混合。在该地区,一个名为毛德海隆的水下山脉迫使高密度海水围绕起来,并在上方造成漩涡。两台南大洋碳与气候观察与模拟项目(SOCCOM)的仪器被放在这个涡旋中,记录了多年的观测结果。
分析表明,当表面海洋盐度特别高时,如2016年所见,强烈的冬季风暴可以引发翻转式的环流。来自深处的更温暖,盐度更高的海水被带到表层,在那里空气使其变冷并使其密度变大而下沉,相对温暖的约1摄氏度(34华氏度)的深层水会取而代之,因此就一直无法形成冰层。
原来认为,在气候变化下,来自冰川融化和其他来源的淡水将使南大洋的表层水密度不那么高,这可能意味着海冰上的冰间湖会越来越少。但这项新研究质疑了这一假设。因为许多模型表明,环绕南极洲的风将变得更强,并且更接近海岸,这将促进更多的冰间湖形成。
斯科舍海的南极大磷虾的总汞和有机汞水平的空间变化
José Seco José C.Xavier等
《自然》517期319–325页,2019年6月10日
本研究测定了在斯科舍海(南奥克尼群岛,南乔治亚岛和南极锋)的三个不同位置收集的南极大磷虾(Euphausia superba)的雄性,雌性和幼体的总汞和有机汞浓度,以评估南极磷虾汞含量的空间变化。研究显示,汞水平存在明显的地理差异,来自南奥克尼群岛的样本的总汞浓度比来自南乔治亚和南极锋的南极磷虾高5至7倍。由于幼体的总汞含量较高(南奥克尼群岛为0.071μgg-1,南乔治亚为0.014μgg-1),因此汞在其生命阶段中似乎没有积累(南奥克尼群岛的雌性为0.054μgg-1,雄性为0.048μg-1;;南乔治亚雌性为0.006μgg-1,雄性为0.007μgg-1)。结果表明,雌性可以使用产卵作为排泄汞的机制,其卵中汞的浓度高于相应的体细胞组织。有机汞占总汞的一小部分(15-37%),在成体中的百分比高于幼体。与来自世界其他地区的磷虾相比,南极磷虾中的汞浓度在同一范围内或更高,这凸显了这种污染物的全球分布。鉴于汞通过食物网生物放大的可能性很高,南极磷虾的的汞含量可能对那些长寿的南极磷虾捕食者产生有害影响。
巨型鱿鱼的分布和生物学:来自犬牙鱼渔业和抹香鲸胃内容物的新数据
Alexander Remeslo, Valentin Yukho等
《深海研究第一部分:海洋学研究》第147卷,2019年5月,第121-127页
通过分析商业捕鲸年(1967-1974)期间收集的历史数据以及南极海洋生物资源养护委员会(CCAMLR)观察员在2012-2017年整理的最新信息,本研究提供了对巨型鱿鱼(Mesonychoteuthis hamiltoni)的生物学和分布的新见解。观察结果中,巨型鱿鱼的最大丰度是在南极的印度洋部分(Cooperation Sea)观察到的,最小丰度是在罗斯海(其捕食者和竞争者,南极犬牙鱼(Dissostichus mawsoni)在罗斯海丰度最高)。 巨大的鱿鱼似乎主要以中层海水里的鱼为食。 产卵可能发生在夏季; 排卵是同步的,成熟的卵子直径大约3mm。 当海水表面温度为-0.9至0°C时,成年(大型和成熟)的巨型鱿鱼是抹香鲸腹中含量最高的食物,这些信息可能可以帮助识别出巨型鱿鱼产卵场的位置。
南大洋的威德尔流涡:现在的知识和未来的挑战
M. Vernet W. Geibert 等
《地球物理学回顾》,2019年5月
威德尔流涡是南极洲周围海洋的主要海洋特征之一。虽然远离其他大陆,但这片极地区域通过寒冷的海水和大气之间的气体交换影响地球,调节着更北区域的氧气和二氧化碳。研究威德尔流涡是一项具有挑战性的工作,因为一年四季都有海冰覆盖在海面上,研究船只的进入和卫星对海洋表面的感知受到限制。现在可以使用新技术来避免过去的限制,自动水下航行器,飞机飞行仪器以及装有海冰探测装置的浮标。只有通过国际合作,我们才能获得足够的数据来填充环境模型并研究环境中的关键区域或热点。这篇综述识别了我们对该流涡的认知缺口,并提出了解决这些问题所需要开展的研究。三个方面对于理解流涡海洋学、冰、地质学、化学和生物学过程至关重要:冬季和冰下条件为物理、冰和生物地球化学奠定了基础;低纬度地区的水、物种与能量(热量)交换;以及随着风的变化而增强的顺时针环流。
南大洋工业化捕鱼模式与齿鲸的相互影响
Paul Tixier, Paul Burch, 等
《自然:科学报告》第九卷,文章号: 1904 (2019)
世界各地延绳钓捕捞的出现伴随着齿鲸的掠夺性互动的增加(咬掉吊钩已经钩住的鱼),这带来了重大的社会经济和生态影响。而人类对于促生这些互动的程度,趋势和潜在机制仍然知之甚少。本研究使用七个主要的巴塔哥尼亚犬牙鱼(Dissostichus eleginoides)延绳钓渔业长期(2003-2017)的数据集,评估了抹香鲸(Physeter macrocephalus)和/或虎鲸(Orcinus orca)与之相互作用与捕捞时间(天)和捕捞区域(空间范围)的比例水平和年际变化趋势。而且对通过捕捞模式在解释不同渔场之间与齿鲸互动的区别的作用的作用进行了研究。虽然自21世纪初以来这种相互作用水平在全球保持稳定,但在捕捞日数和面积从0到> 50%之间的渔场之间差异很大。这种相互作用的概率受捕捞努力量的季节性集中,捕捞区域的大小,船只密度,其移动性和它们的作业深度的影响。研究结果表明,不同的渔场相互作用概率之间的差异主要是基于渔船在多大程度上为鲸鱼提供了相互作用的机会。因此,确定鲸鱼的自然分布将使渔民能够采取更好的策略,来安排作业的时空范围,避免(渔获物)被齿鲸掠夺。
管理与工具
通过卫星监测在阿森松岛专属经济区和海洋保护区的渔船活动
Gwilym Rowlands,Judith Brown等
《海洋政策》第101卷, 2019年3月, 第39-50页
近年来,大面积海洋保护区(MPA)的数量和面积不断增长。这些海洋保护区的有效性需要进一步改进船舶监测和执法能力。 2014年,阿森松岛的专属经济区(EEZ)禁止商业捕鱼。 2015年,通过更新的法规,在专属经济区的北半部重新开放了渔业许可,而南半部仍然禁捕。为了评估这些禁渔区和法规的遵守情况,除了海上巡逻,还试验了几种有前景的卫星技术(卫星自动识别系统(S-AIS),合成孔径雷达(SAR),两艘船的船舶监测系统(VMS))。使用SAR 可以评估活动范围最难衡量的“黑暗”(无AIS传输)船舶。监测表明此处对法规的遵守水平很高,这说明MPA可能是有效的,但仍需要警惕。在专属经济区边界附近发现了渔船聚集的现象,三年内有四分之一的船舶表现出S-AIS输送缺漏,这显示出遵约方面的风险。使用远程而非本地的专业知识和基础设施可以在类似规模的海洋保护区复制监测的方法。SAR可以识别出具有金属上层结构的大型(> ~25m)船舶。在阿森松的持续监控资金受到当前许可证收费水平的挑战,入不敷出。卫星衍生的情报可用于设定风险阈值并触发详细调查。但是,规划长期监测必须通过巡逻和与船旗国和渔业管理组织的合作,为后续行动提供足够的资源。
无人机创业者为南极科学家提供支持:
在世界上最冷的海水中用无人潜水器拍摄鲸鱼视频
机器人和无人机长期处理对人类有危险的任务,现在它们可以帮助探索南极洲冰架下的水域。来自新西兰创业公司Boxfish Research的团队在南极洲完成了为期五周的工作,协助Regina Eisert博士和坎特伯雷大学的研究团队。 该研究小组正在参与南极顶级捕食者计划,目的是研究和拍摄小须鲸和小须鲸的视频。
近期会议
【回顾】为“蓝色(气候)COP”预备
【预告】研讨会 大型海洋保护区:从设计到管理
2019年8月30日 青岛 参会请联系 ocean@ghub.org
相关报告
2018/19年度通过 Kronprins Haakon号科考船和陆基捕食者研究开展磷虾调查的报告
Havforsknings海洋研究所(挪威)
2019南极企鹅状况报告
Oceanites
东印度洋、南极和南大洋的环境安全:一种风险映射的方法
澳大利亚国立大学 国际关系与战略研究所(法国)2019.5
2019年特刊:21世纪初叶南极治理的挑战
澳大利亚海洋与海事期刊