作者:吴秀平 刘文浩 赵纪东 来源:中国科学报 发布时间:2018-5-16
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美将开展深海边缘地带研究项目

近日,美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)获得3500万美元的慈善项目捐助。该项目是慈善合作项目“大胆计划”的资助项目之一,旨在解密深海边缘地带,挖掘人类相关的潜在利益。

在项目资助下,WHOI将进一步探索海洋神秘的边缘地带,即海洋表面以下200~1000米,被称为中层海洋或海洋中部水域。深海边缘地带是人类几乎未知的海洋底层,存在着无数的微小生物,它们白天到海洋浅层觅食,晚上又返回深海中,控制着海洋吸收二氧化碳的速度。它们是地球上最大的迁徙群,成百上千年来,帮助人类减缓全球变暖的进程。此外,这里鱼类生物量超过世界上任何其他水域,而生物身上散发出的光亮给人一种超乎自然的感觉。

负责该项目的首席研究员之一、WHOI生物学家Heidi Sosik指出,这个地带非常重要,但我们对它的了解却还不够。由于这里的气压较大,且缺少光线,所以相关研究人员必须探索出一种新方法来观察和监测里面的生物。WHOI总裁兼董事Mark Abbott表示,在该领域WHOI有很大优势,可以将科学家、工程师和技术人员集聚起来,研发新技术共同探索地球未知领域,挖掘人类的潜在利益。

WHOI将使用新一代机器人车辆和传感器,研究深海边缘地带中的生物种类和数量;生物体彼此之间与周围环境和地表水之间的相互作用。“大胆计划”是TED发起的公益项目,是慈善组织和公众之间建立的合作伙伴关系,旨在鼓励世界上最伟大的变革推动者实现梦想;将最好的想法转变成可行的计划;以令人信服的方式向潜在的支持者展示创意,让慈善事业更具协作性、更鼓舞人心、更有成效。

每年TED都会邀请变革推动者展示自己应对全球性挑战的创意,最有希望的200名申请人将被邀请到现场,详细描述自己的计划。TED及其合作伙伴会对每个候选人的想法进行研究和审核,最终筛选出5个大胆而可行的创意,在春季年度TED大会上公布,并向私人捐赠团体进行详细陈述。(吴秀平)

美开发出新的地球模拟器

近日,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室发布新闻称其研究人员开发出了一套新的地球模拟器E3SM。该模拟器具有天气尺度的分辨率,可以使用先进的计算机来模拟地球变率的各个方面特征,并可以预测未来几年将会对美国能源部(DOE)产生严重影响的关键因素的年际变化趋势。

洛斯阿拉莫斯国家实验室研究人员称,该地球模拟系统是该实验室在地球系统建模和能源相关分析方面重要能力的一次巨大提升。经过长达四年的发展。能源百兆级地球系统模型(E3SM)成为第一个端到端的多尺度地球系统模型,意味着科学家可以将模型分辨率和计算机资源集中到特定位置,来帮助回答对DOE非常重要的特定问题。研究人员称,E3SM将可靠地模拟地球系统变化,这些变化将来会对美国能源行业造成严重影响。这些关键因素包括:①区域性的空气/水的温度,这可能会给能源电网带来压力;②可用水量,会影响电场的运行;③影响基础设施和生物能源的极端水循环事件(如干旱和洪水);④海平面上升和沿海洪水可能威胁沿海基础设施。目前洛斯阿拉莫斯国家实验室也已经在使用E3SM来集中解决南极洲周边的问题,来改善海水融化冰架的模型,以控制海平面突然上升可能性的关键过程。

研究人员表示,为了解决影响美国能源行业的各种关键因素,E3SM致力于回答3个总体科学问题,推动其数字化实验计划:(1)水循环:水文循环如何与局部到全球尺度的其他人类—地球系统组件相互作用及对能源部门产生影响;(2)生物地球化学:生物地球化学循环如何与其他地球系统环节相互作用以及影响能源部门;(3)冰冻圈系统:冰冻圈(大陆和海洋冰)系统的快速变化如何随着地球系统而演变,并导致海平面上升和海岸脆弱性增加。在E3SM中,所有模型元素(大气、海洋、陆地、冰)都是可以采用可变分辨率将计算能力集中在特定区域的精细过程上。这是通过使用先进的网络设计来实现的,这种网格设计可以平滑地缩小从较粗糙的外部区域到更精细的区域的网格尺寸。E3SM由包括多个DOE的实验室、高校以及阿贡、劳伦斯利弗莫尔、劳伦斯伯克利、桑迪亚国家实验室等多个国家实验室在内的100位科研人员共同参与完成。(刘文浩)

研究称地下气体运移可引发小地震

拥有约1500万居民的伊斯坦布尔被认为特别容易发生地震,为了正确评估地震风险,研究人员必须深入了解地下过程。近日,德国地学研究中心的研究人员参与的一项国际研究取得了重要进展,发现在马尔马拉海下面,地下气体的上升可以引发地震,而不是一般认为的构造应力。

该项工作由法国海洋开发研究院的科学家领导。研究团队分析了2011年7月25日马尔马拉海西部5.1级地震后的地震数据,并进行了后续地震的评估。正如预期的那样,在接下来的几天和几周里发生了几次余震,但并不严重。科学家称,强烈地震会改变地下应力,从而导致更多余震,使地下应力得到补偿。但是,2011年夏天发生在马尔马拉海下的地震仅有少数几次余震发生在主震起源的结晶基底,同时却在海底以下较浅深度记录到了很多震颤。这非常令人惊讶,因为这些地层由松软沉积物组成,这些沉积物通常会在构造应力作用下发生无震动变形,并不会因地震发生典型的突然运动。

进一步研究发现,事实上还存在另外一种潜在机制:就像敲响钟声一样,5.1级地震打破了应力场,使靠近构造扰动的天然气储层受到了更大的应力。因此,气体在引发小地震的地方逃逸并向上运移。但是,基于现有数据,对于具体过程还不能给出确切解释。有可能是小型剪切裂缝被激活,也有可能是逃逸气体导致充水空腔振荡(火山或气体泄漏中已知的一种过程)。(赵纪东)

《中国科学报》 (2018-05-16 第2版 国际)
 
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