80年后,北半球冬季或只有1个多月!湾区科学家合奏“向海”最强音

为什么需要上百次试验,才能研制出一个深海潜水器的灯罩?利用波浪能打造 “海上充电宝”,需要闯过哪些难关?我国南海区域估算有上千个沉船点,为何开展水下考古工作并成功打捞的不超过10处?80年后,北半球夏季冬季长度会有什么变化?

12月19日下午,由广州市科学技术局主办,广州物联网研究院承办,广州市荔湾区教育局和广州市荔湾区科学技术协会支持的格致论道·湾区第27期2023中国海外人才交流大会暨第25届中国留学人员广州科技交流会系列活动在广州市真光中学举办。活动邀请了6位不同方向的海洋专家,面向现场近600位学生和线上近40万观众,围绕“那片深蓝,那片海”展开科学分享。


陈宗恒

“海马”号见证“中国造”走向深海


“海马”号是我国自主研制的首台4500m级深海遥控无人潜水器(ROV),实现了我国在大深度无人遥控潜水器自主研发领域零的突破。

广州海洋地质调查局教授级高级工程师陈宗恒刚参加工作次年便参与了“海马”号研制项目。当时国内深潜器研发才刚刚起步,团队只能“从零开始”。然而“海马”号的目标一开始便定得很高:既要实现下潜4500米,深度覆盖我国管辖海域98%的面积;又要把国产化率提高到90%以上,打破国外技术垄断。这就要求,“海马”号的每个零部件都要能承受住高海压和强腐蚀等深海环境。

陈宗恒举例,看似最简单的深海照明灯玻璃罩,却极容易因为深海的压力和内外温差的巨大变化而破损,他们试验了几十种工艺,进行了上百次试验,最终开发了多款针对不同需求的照明灯。

得益于“海马”号精准、精细的调查能力,2015年3月,“海马”号首次下潜便发现了我国第一个海底巨型活动性冷泉——“海马冷泉”,不仅让大众对深海冷泉生态系统有了新的认识,还发现了直接赋存在海底的“可燃冰”。2023年,它还发现了深海散落的文物2处。

盛松伟

用波浪能发电打造海上“巨型充电宝”


如何能将波浪能转化成电能供给海岛和海上设施,是中国科学院广州能源研究所盛松伟研究员一直在努力的方向。

开发海洋波浪能面临两大技术难题:波浪能量大,但波浪周期变化也大,高效利用困难;我国南海台风频发,环境挑战大。一方面,盛松伟带领团队发明了自主知识产权的造型酷似鹰嘴的鹰式吸波浮体,具有高俘获、低耗散的特性,使波浪能俘获效率达到70%以上;同时在能量转换系统里面研发了蓄能型的液压转换系统,实现了波浪输入和电力输出之间的解耦,使不稳定的波浪能转化为相对稳定电力,成为真正的“海上巨型充电宝”。另一方面,他们借用太极思想,发明恒张力锚泊技术,“浪来我退,浪退我回”,降低锚泊系统瞬时脉冲力,从而提升波浪能发电装置在极端海况下的锚泊安全。

历经20年发展,盛松伟和他的团队研发出了半潜式的鹰式波浪能装置,突破了我国波浪能装置无法稳定发电的瓶颈,实现由近岸走向远海、由10KW到1000KW、由脉冲发电到相对稳定并网的发展,波浪能能量转换技术国际领先。针对深远海养殖“缺装备、缺平台、缺能源”的难题,他们还开发了全球首个半潜式波浪能发电养殖平台,打造集发电、养殖、旅游、制造淡水等多功能于一体的海洋牧场。

管玉平

80年后,北半球冬季或只有1个多月


和工业革命以前相比,全球平均气温已经上升了1.4℃。“可能很多人不太清楚升高一两度的后果,其实地球跟人一样,体温上升就会发烧生病。”中国科学院南海海洋研究所研究员管玉平说。

四季长短是否也有变化?管玉平与团队进行历史资料分析,发现过去近50年北半球温带四季长度确实发生了变化:春秋冬季变短、夏季变长。那未来是什么变化呢?他们用多个世界气候研究计划国际耦合模式的计算结果进行反复比较,得到了未来50年到100年的四季变化数据。研究结果表明:到2100年,北半球夏季可能长达6个多月,而冬季1个多月。受24节气和钟表的启发,他们把未来四季变化的数据,做成会转动的圆表,更直观地展现全球变暖下的四季变化。

他们的研究结果一经发布便“出圈”,不仅引发全球多家媒体报道和联合国减灾署关注,许多学者还由此延伸了许多科学研究,探讨四季变化之下的连锁反应,如粮食减产、流感季变长、蚊子活动范围北上……“每个科学家都希望自己的研究结果是正确的,但我们却希望这个结果是错的,我们希望地球四季长存。”管玉平补充道。

黄洪辉

在大亚湾养一片“黄金藻海”


“我第一次接触海、爱上海,就是从大亚湾开始的。”中国水产科学研究院南海水产研究所研究员黄洪辉笑着说。

位于广东惠州的大亚湾,是我国最典型、最美丽的热带亚热带逆谷型海湾,不仅风光优美,而且被誉为南海著名的水产种质资源宝库。黄洪辉团队调查发现,大亚湾生态系统虽“较为健康”,但正向“临界”状态转化。

2016年以来,他们对大亚湾保护区进行了全面系统的综合科学考察,并改写了保护区建设无规划可循的历史。针对大亚湾重要生境受损问题,他们选择了海洋生态环境的稳定者和修复者——马尾藻场生态修复作为研究目标。

黄洪辉团队研发了马尾藻人工繁育技术,建立了马尾藻假根促附着技术,解决了马尾藻移植再附生难题,以低成本、易操作、高效果的方式让其世代繁衍。针对马尾藻人工繁育中的杂藻问题,他们开发了杂藻抑制技术,大大提高了藻苗的附着率和成活率。最后,他们开发了“马尾藻网袋藻礁构建技术”和“马尾藻苗绳夹苗藻礁构建技术,把马尾藻投到移植至受损藻场海域,修复重建了藻场生境。该技术操作方便,易于推广,已经在大亚湾杨梅坑海域、横州岛海域等修复工程中得到了应用,共修复藻岸线1500米,重建了马尾藻厂8500多平方米。

詹长法

寻迹海丝如“捞针”,现代科技助考古


我国海域及沿海地带保存着类型多样、数量庞大的海洋文化遗产资源,是了解人类社会变迁不可或缺的实物资料。“为什么说中国海洋文化遗产主要看南海呢?南海是中国近海中面积最大、水最深的海区,秦汉以来,这里一直是世界海洋文化交流最为活跃的地区之一。”南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)研究员詹长法介绍道。

多年来,我国在南海海域相继发现“南海I号”“南澳I号”“华光礁I号”等沉船遗迹,但是这些重大水下考古发现最初多源自渔民提供的线索。据估测,我国南海区域内有上千个沉船点,目前已探明80多处,系统开展水下考古工作并成功打捞的不超过10处。

为什么主动勘测这么难?这主要是因为我国海域广阔、沉积环境差,加上人才队伍和技术水平薄弱。詹长法所在的南方海洋实验室迎难而上,持续探索运用现代海洋智能装备,如水下航行器(AUV)、水下机器人(ROV)等完善勘测技术体系,三年来在大湾区发现了11处沉船点。水下考古数据多而杂乱,他们便编制古航线及沉船线索报告,上传到信息管理平台,实现云展览和数据共享。此外,他们正在积极配合文物部门推动海上丝绸之路申报世界遗产,推动海洋文化遗产保护领域的国际交流与合作。

岳鸿军

 700多次下潜拍摄为海洋动物“发声”


“我以前是从事陆地风光摄影的,但竞争非常激烈,为了拍到一个好画面,一群人经常要去抢同一个机位。2012年,我在珠峰大本营碰巧见到藏民在摆卖他们捡到的海洋生物的化石,世界最高的地方竟然曾经也被大海覆盖。大海广阔而神秘,从事水下摄影,或许会有不同的惊喜。”说干就干,深圳市摄影家协会副主席岳鸿军考取潜水证和购买了一些潜水装备后,便开始了水下摄影之路。

近10年来,累计700多次下潜,岳鸿军感叹水下摄影很艰辛,但也带给他很多快乐和思考。快乐有时是根据意境裁剪后的变废为宝;有时是因为旋转了照片角度而获得的一种新表达;有时是设计并实现了洞穴深处水下敦煌惊鸿一舞的场景……多年来岳鸿军的摄影作品频频获国际国内大奖,比如获得“奥赛”金奖的作品《融》,画面是沙丁鱼与人和谐相处,这是他从数千张照片里挑选出来的,背后是一次次的下潜拼搏和耐心的等待。

拍摄多年,他渐渐发现海洋里很多生物都减少甚至消失了,气候变暖导致珊瑚白化现象日趋严重,海洋生物不会说话,那就用影像的方式为它们代言。他拍摄了许多为海洋动物“发声”的作品,如《乞讨的鲸鲨》《海底飘雪》……“希望大家都要爱护共同的海洋,让地球永远蔚蓝。”

文/广州日报·新花城记者:方晴 通讯员:雷锦萍
图/广州日报·新花城记者:方晴 通讯员:雷锦萍
广州日报·新花城编辑 李琳

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