《利用数十年的海洋酸化研究来塑造海洋碳去除解决方案》

  • 来源专题:深海资源开发
  • 编译者: 徐冰烨
  • 发布时间:2025-09-14
  • 利用领先海洋酸化专家二十多年的研究,全球海洋酸化观测网络(GOA-ON)社区分享了重要的经验教训,希望进行更安全、更有效的海洋二氧化碳去除研究和开发。

    自2012年成立以来,GOA-ON社区一直在观察、建模和预测全球和区域范围内海洋酸化和碳酸盐化学变化的影响——建立一个无与伦比的海洋碳化学及其影响知识库——现在比以往任何时候都更需要。

    随着二氧化碳排放量仍在上升,如果世界要实现气候目标,二氧化碳清除(CDR)越来越被公认为减排的必要合作伙伴。但要使海洋CDR(mCDR)在大规模上发挥有意义的作用,它必须能够长期锁定碳,同时避免有害副作用。

    本周,GOA-ON发布了一篇新论文《全球海洋酸化观测网络海洋二氧化碳去除的观点》,为数十年的OA研究如何帮助塑造更安全、更有效的mCDR研究和开发提供了指导。

    这项研究由PML的Helen Findlay教授领导,PML的同事Yuri Artioli博士、Jerry Blackford教授和Yaru Li博士以及来自NOAA、气候和环境研究中心、列日大学、海洋基金会、物理研究实验室、Helmholtz-Zentrum Hereon、卑尔根大学、爱丁堡大学、舒利希化学学院、NIOF和热那亚海洋中心的国际专家做出了贡献。

    凭借他们的集体和多学科专业知识——从监测和建模到现场和实验室实验——作者强调了在建立监测、评估环境影响、制定生物变化指标以及了解海洋系统如何应对压力方面的经验教训。他们认为,这些见解对于设计、监测和验证mCDR方法至关重要,以便它们保护生态系统,避免加剧海洋酸化,并符合政策需求。

    Findlay教授说:“这不仅仅是另一次碳清除讨论,而是能力和知识共享——提供最先进的研究,帮助构建mCDR,以便科学健全和负责任地管理。虽然我们迫切需要减少排放,并找到从大气中清除碳的解决方案,但我们必须首先确保这些努力不会弊大于利。”

    “我们呼吁那些开发mCDR的人借鉴几十年的海洋酸化研究,建立与海洋生态系统合作而不是反对海洋生态系统的方法。”

  • 原文来源:https://pml.ac.uk/news/harnessing-decades-of-ocean-acidification-research-to-shape-marine-carbon-removal-solutions/
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  • 《欧洲海洋局政策简报《展望未来V:海洋十年的建议》》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2019-12-27
    • 代表193个国家的联合国大会宣布,2021-2030年为“海洋科学促进可持续发展十年”。该十年旨在确保海洋科学支持和指导2030年可持续发展议程,包括其17项可持续发展目标,特别是第14号可持续发展目标,即水下生命。联合国所有成员国在2015年通过了可持续发展目标,其实施是“地平线欧洲”(Horizon Europe)的主要目标之一。“地平线欧洲”是欧盟即将推出的研究与创新框架计划(2021-2027)。 十年是确保我们在改善海洋生态健康的同时继续受益于海洋的机会。十年规划了六项社会目标:清洁的海洋、可持续收获的海洋、安全的海洋、健康的海洋、可预测的海洋和透明的海洋。欧洲海洋局旗舰出版物《展望未来V》(NFV)的建议全面解决了这六个社会目标。NFV提供了对海洋科学的整体看法,并建议与所有利益相关者一起制定新的研究议程,以可持续的治理作为其核心。报告针对今后十年提出了一个以解决方案为导向的跨学科研究议程。本政策概要强调了十年的社会成果与NFV的五个实质性科学章节之间的密切一致性和重叠,突出了我们面临的全球可持续性挑战的跨学科和相互关联的性质。 1、清洁的海洋 到2050年,人口预计将增长到近100亿,再加上消费主义和国际贸易的增长,这都意味着更多的污染。海洋污染物包括大气中的二氧化碳,导致海洋变暖、海洋酸化和海平面上升,每一种都有其各自的连锁反应。农业径流导致富营养化(初级产量增加),并导致海洋缺氧。许多有毒化学物质通过未经处理的废水进入海洋,入侵的海洋物种和塑料污染广泛存在。所有海洋污染物、它们的协同作用及其带来的风险都需要加以量化和尽量减少。 NFV建议: ? 在四维海洋的背景下,使用生态系统方法评估污染物的影响。即一个三维的,相互联系的系统,随时间而变化。 ? 使用统一的框架确定多种污染物和其他压力源(如过度开发鱼类资源和栖息地丧失)的累积效应和相互作用。 ? 评估压力对物种间相互作用及其进化反应的影响,以确定对生态系统健康的影响。 ? 开发新的技术来测量新的污染物。 ? 开发新的数据产品,以识别海洋污染的长期趋势。 ? 将多应力试验和持续观测与多应力模型相结合,为生态临界点制定预警指标,并在已有指标的地方实施这些指标。超越临界点意味着将发生大规模的生态变化,从而限制最佳生态系统功能和生态系统服务。 ? 采用跨学科的可持续发展科学,使所有利益相关者之间能够进行清晰的对话,并了解导致污染的人类活动背后的社会经济驱动力。这应促使采取管理行动,促进循环利用,改善废物和废水管理,并鼓励更可持续的生产和消费模式。 2、可持续收获的海洋 可持续收获的海洋资源可用于食品和其他行业,包括生物技术和能源。目前我们从海洋中获得2%的蛋白质,到2030年可能会增加一倍多,达到4-5%,这将给海洋环境带来更大的压力。为了实现真正可持续的海洋经济,决策者和利益相关者需要知道海洋产业可以在哪些安全、可持续的阈值范围内运作。 NFV建议: ? 提高对四维海洋中空间和时间环境过程之间的相互作用、依赖关系和连接性的认识。 ? 采用以生态系统为基础的管理架构,包括生物多样性分布和生态系统功能的连贯空间单元(例如,物种产卵、幼虫漂流或主要食物来源生活的地区),以及海洋保护区等管理措施。 ? 调查多种压力源对渔业和水产养殖的累积影响,包括气候变化(变暖、酸化、海平面上升)、富营养化、脱氧、能源生产、矿物开采和旅游业的影响。 ? 从生态系统的角度和在其他压力因素的背景下,增进对收获海洋资源的环境和经济后果的理解。 ? 提高对极端事件(如热浪和严冬)的理解和预测,这些极端事件会影响重要商业物种的生理和运动。 ? 加强监测和管理工具,以评估收获海洋资源的成本和效益。 ? 使用持续的观察和跨学科方法中的多应激源模型来确定生态临界点。 3、安全的海洋 沿海社区正呈指数级增长,并且越来越容易受到自然海洋灾害(例如风暴潮、海洋热浪、有害藻华、气象海啸)以及海洋地质灾害(包括海底地震、滑坡、火山喷发及其引发海啸)的影响。这些可能会给当地和全球造成灾难性的后果。 气候变化将加剧海洋灾害,提高预测极端气候的能力对于最大限度地减少其影响至关重要。 NFV建议: ? 研究海洋地质灾害的诱发因素、特征、概率以及对局部、区域和全球的影响。 ? 研究频繁出现在大气压力变化中的气象海啸。 ? 提高对气候变化和天气对海洋灾害影响的理解,区分自然和人为原因。 ? 研究极端事件对生态系统恢复力、海洋生物多样性、生态系统服务及其社会经济影响的影响,为蓝色经济建设一个安全的运行空间。 ? 在海洋灾害影响分析中包含多个相互作用的压力源,以获得整体的理解。 ? 开发一个综合的多危害预警系统。这就需要加强长期观测和监测海洋在空间和时间上的危害,以便作出更好的预测。 ? 开发先进的观测系统仿真实验,选择海洋和海岸的关键区域进行监测,以及监测的频率。 ? 利用统计方法将极端事件纳入模型,以解释其发生的低概率。 ? 在适应和缓解策略的设计中采用可持续性科学,如海防、更好的城市规划和更有弹性的建设。 ? 发展与极端事件预测相关的更佳海洋知识,这将有助于社区的准备和意识。 4、健康和可持续的海洋 一个健康和可持续的海洋需要对海洋生态系统进行定位和保护,维护海洋生物多样性,并衡量和减少多种压力源的影响。我们需要更全面地了解海洋生物多样性的功能及其经济和社会价值,以便制定更好的基于生态系统的管理办法,包括海洋空间规划和海洋保护区。 NFV建议: ? 包括海洋在可持续海洋管理中的四维结构和功能。 ? 开发一个关于海洋连通性的跨学科研究项目,以理解物理、化学、生物和地质海洋与人类之间的联系。 ? 研究气候变化对连接的海洋随时间的影响(高度相关的第四维度)。 ? 测量多种相互作用和累积压力对海洋生态系统结构和功能的影响,考虑生物反应,包括物种相互作用的变化和对气候变化的适应。 ? 研究极端事件对海洋生物多样性、生态系统功能和生态系统恢复力的影响,以便更好地预测和管理影响。 ? 用新技术升级观测系统,观察生物多样性和生态系统功能。这将产生更好的模型来改进对未来场景的预测,并为管理决策提供信息。 ? 开发基本海洋变量的可持续测量,包括物理、生物地球化学、生物和生态系统变量。 ? 评估生物数据的质量,加强生物多样性课程。 5、可预测的海洋 为了改善气候预测,减轻风暴、海洋灾害和洪水的影响,维持健康的渔业,保护海洋生态系统,加强对有效航线的决策,需要一个精确的地图、良好的观察和更好的预测海洋。改进的预测需要基于精确观测的场景构建。卫星、船舶、浮标和机器人测量以及监测海洋的物理、化学和一些生物变量。尤其需要在绘制和观察深海、海洋生物多样性以及研究海洋灾害和极端事件方面取得进展。 NFV建议: ? 开发一套跨学科的模型,可用于多个压力源、接近临界点和极端事件的预警系统。这些模型应该包括海洋物理学、生物学、地质学、生物地球化学和社会经济学,以及随时间的变化,以及导致意外事件的不确定性和未知性。 ? 改进数据和基础设施支持,以共享标准计算机代码和开发高性能计算集群。 ? 通过更好的全球观测网络参数化模型。这就需要不断开发下一代多传感器观测技术,包括自动化、机器人、微型化、本地数据处理和DNA测序。 ? 将新技术整合到海洋物联网网络中,利用机器学习、人工智能和云计算实时提供和处理数据。这应该包括自适应抽样,即根据实时信息改变抽样的位置和频率。 ? 开发一种商业模式,以确保可持续的海洋观测,提供长期的海洋数据,这些数据应该被视为一种公共产品和必要的公用事业,以保证我们的安全。这将改善对四维海洋、多重压力源和海洋灾害的评估。 ? 利用可持续性科学,更好地将持续的海洋观测、数据收集和预测纳入基于证据的决策和基于生态系统的管理。 6、透明可及的海洋 新技术和数字革命将使海洋更容易进入,并将改变海洋科学。需要向所有海洋利益攸关方提供海洋数据和信息,以改变它们的科学和技术能力,使它们能够作出明智的决定并改进海洋参与。 NFV建议: ? 建立从传感器和平台到终端用户的数据价值链。 ? 将来自不同来源的数据集成到通用平台中,这些平台中的数据是可查找、可访问、可互操作和可重用的(公平的)。 ? 为海洋数据采集、存储和共享建立多方利益相关者的伙伴关系。 ? 开发一个可以上传数据的通用虚拟现实界面,让公众可以实时探索和查看所有关于海洋的信息。 ? 实施可持续性科学,以增加利益相关者在共享和可视化海洋信息方面的参与。 ? 通过建立可持续发展科学论坛加速技术转让。 (於维樱 编译)
  • 《浮动海洋农场:到2050年养活世界并确保淡水的解决方案》

    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:武春亮
    • 发布时间:2023-09-13
    • 南澳大利亚大学的研究人员设计了一种自给自足的太阳能驱动系统,该系统蒸发海水并将其回收成淡水,在没有任何人类参与的情况下种植农作物。它可以帮助解决未来几十年迫在眉睫的全球淡水和食物短缺问题,预计到10年世界人口将达到2050亿。 来自南澳大学未来工业研究所的徐浩兰教授和加里·欧文斯博士开发了垂直浮动海水养殖场,该养殖场由两个室组成:类似于温室的上层和下层集水室。“该系统的工作原理很像家庭园丁可能熟悉的吸湿排汗床,”欧文博士说。“然而,在这种情况下,清洁水由一系列太阳能蒸发器提供,这些蒸发器吸收海水,将盐捕获在蒸发器体内,并在阳光下将干净的水蒸气释放到空气中,然后在水带上凝结并转移到上部植物生长室。在田间测试中,研究人员在没有维护或额外清洁水灌溉的情况下在海水表面种植了三种常见的蔬菜作物 - 西兰花,生菜和白菜。 徐教授表示,该系统仅由太阳能灯供电,与目前正在试验的其他太阳能海洋农场设计相比,该系统具有几个优势。 “其他设计在生长室内安装了蒸发器,占用了宝贵的空间,否则可用于植物生长。此外,这些系统容易过热和作物死亡,“徐教授说。 浮动农场,传统的光伏电池板收集电力为传统的海水淡化装置供电,但也有人提出,但这些是能源密集型的,维护成本很高。 “在我们的设计中,蒸发器和生长室的垂直分布减少了设备的整体占地面积,最大限度地提高了食品生产面积。它是全自动的,低成本,非常容易操作,仅使用太阳能和海水来生产清洁的水和种植农作物。 欧文斯博士说,他们的设计在现阶段只是概念验证,但下一步是扩大规模,使用一小群单独的设备来提高工厂产量。满足更大的食品供应需求将意味着增加设备的尺寸和数量。 “在未来的某个时候,你可能会看到巨大的农场生物馆漂浮在海洋上,或者在大片海域部署多个较小的设备,这并非不可想象。 他们现有的原型可能会被修改以产生更大的生物质产量,包括使用低成本的基质材料,如废稻草纤维,使设备运行成本更低。 研究人员已经证明,以这种方式生产的循环水足够纯净,可以饮用,并且盐度低于世界饮用水健康指南。 联合国估计,到2050年,约有2亿人可能面临缺水。同期,全球农业灌溉用水供应预计将下降约4%。 欧文斯博士说:“淡水仅占世界水资源的2.5%,其中大部分无法获得,因为它被困在冰川、冰盖或地下深处。“也不是说淡水在减少,而是由于人口增长和气候变化,存在的少量需求不断增加。 “事实上,世界上97.5%的水在我们的海洋中 - 而且是免费提供的 - 这是一个明显的解决方案,可以利用海洋和阳光来解决全球日益严重的水,食物和农业用地短缺问题。采用这项技术可以改善全球数十亿人的健康和福利。 设计实验发表在《化学工程杂志》上。