2017年度中國海洋與湖沼十大科技進展評選揭曉
近日，中國海洋湖沼學會組織海洋與湖沼領域相關單位、專家學者推薦。經學會理事投票，評選出「2017年度中國海洋與湖沼十大科技進展」，現將評選結果予以公布。
一、板塊匯聚邊界地震帶與其下方慢地震帶分離
地震及其引發的海嘯會給人類社會帶來慘重的災難，做好大地震的危險性分析和減災設防工作，需要了解控制它們生成的各類地球動力學條件。作為地震學發展的里程碑，慢地震被認為是自板塊構造理論以來地球動力學最重要的發現之一，然而對慢地震發生的地質條件、特別是與大地震的關係尚不清楚。中國科學院海洋研究所高翔研究員和加拿大地質調查局王克林研究員從斷層流變學特徵出發，提出了熱岩石學控制的分段式斷層流變學新模型，成功的解釋了與慢地震相關的眾多未解難題，如：為何空間位置上分布在地幔楔角附近；為何在熱俯衝環境里多發但在冷俯衝環境里缺失以及為何在某些非俯衝環境中出現。更重要的是他們發現慢地震是受地幔楔角附近特殊地質條件控制的，它與其上方大地震在空間上和流變特徵上都是分離的，這為今後如何正確利用慢地震研究大地震指明了方向。
該研究成果於2017年發表在《Nature》雜誌上。
主要完成人：高翔、王克林
推薦單位：中國海洋湖沼學會地質學分會
二、 熱帶太平洋西邊界流研究取得重要進展
「熱帶太平洋西邊界流研究集體」自上世紀80年代起即前瞻性地開展深海大洋研究，在太平洋西邊界流的三維結構和變異機制方面進行了深入研究，取得了一系列突破性原創成果。研究團隊歷時30多年，發現了棉蘭老潛流、呂宋潛流和北赤道潛流，構建了熱帶太平洋西邊界流三維結構框架，揭示了西邊界潛流的來源，闡明了西邊界潛流在南北半球水交換中的重要作用。近年來突破性地布放回收深海潛標並實現實時化數據傳輸，對西邊界流開展了直接觀測，揭示了潛流系統的新特徵和物理機制。上述成果是國際海洋與氣候領域的重要貢獻，極大促進了人類對海洋環境動力過程的認識和理解，產生了廣泛的國際影響。該研究發起的NPOCE國際合作計劃，推進了西太海洋環流與氣候研究，也標誌著我國物理海洋學在該研究領域的引領地位。
中國科學院海洋研究所「熱帶太平洋西邊界流研究集體」獲2017年度中國科學院傑出科技成就獎。
主要完成人：胡敦欣、王凡、袁東亮、張林林、胡石建等
推薦單位：中國海洋湖沼學會海洋與氣候分會
三、 扇貝「化石」基因組發現及重要發育進化機制解析
在國際上首次完成了扇貝基因組精細圖譜繪製，並在貝類進化研究領域取得重要進展。在探究原始動物祖先染色體核型進化、軀體結構多樣性產生、眼睛起源和調控機制等方面取得多項新發現和新認識，為理解動物早期起源和演化機制提供了關鍵線索。深入解析了控制扇貝肌肉、足絲分泌、貝毒代謝等組學調控基礎，為理解貝類適應性性狀的進化起源提供了新的認知。鑒於研究發現的重要性及影響力，《Nature Ecology & Evolution》期刊主編將其選為封面文章(coverstory)予以重點推介，並同期刊發了國際著名進化生物學家Kenneth M. Halanych教授的專題評述文章《Genome evolution: Shellfish genes》，高度評價了該研究工作所取得的系列原創性發現及其重要意義。近期日本學者Takeshi Takeuchi博士在其最新發表的《MolluscanGenomics: Implications for Biology and Aquaculture》的綜述中，認為扇貝基因組解析工作是軟體動物基因組學研究領域迄今最重要的工作之一。
相關研究成果於2017年先後發表在《Nature Ecology & Evolution》和《Nature Communications》雜誌上。
主要完成人：包振民、王師、郭希明、李瑞強、Daniel Chourrout
推薦單位：中國海洋湖沼學會貝類學分會、海洋生物技術分會
四、 深海探測與研究體系建設
以「科學」號海洋科學綜合考察船為核心的世界先進的深遠海綜合探測與研究平台建成並投入實際應用，開創了考察船船舶與探測體系高度契合的一體化的設計理念，引領我國新一代科學考察船發展；創建了國際一流的深海綜合探測技術體系，使我國一舉跨入深遠海綜合探測國際領先行列，引領西太平洋深遠海科學研究的跨越發展，奠定了我國在深遠海探測與研究領域的國際地位。該研究成果獲得2016年度海洋工程科學技術獎特等獎。
主要完成人：孫松、李鐵剛、於建軍、吳剛、張鑫、李超倫、閻軍、欒振東等
推薦單位：中國科學院海洋研究所
五、 「海翼」水下滑翔機取得重大技術突破和應用成果
中國科學院瀋陽自動化研究所俞建成研究團隊攻克長續航力智能移動觀測相關核心技術，研發成功了「海翼」系列水下滑翔機，最大工作深度可達7000米，滿足99%全球大洋的移動觀測需求。2017年3月，「海翼7000」水下滑翔機在馬里亞納海溝成功下潛到6329米，刷新了此前由美國科學家保持的6003米的水下滑翔機最大下潛深度世界記錄；2017年8月，12台「海翼」系列水下滑翔機在南海完成了海洋中尺度渦旋最大規模集群組網觀測，使我國科學家首次獲得了海洋中尺度渦旋精細三維時空結構；2017年10月，「海翼1000」水下滑翔機在南海完成無故障連續工作91天，航行距離1884公里，創造了我國自主研製水下滑翔機海上連續工作時間最長、航行距離最遠的新紀錄。「海翼」水下滑翔機研製成功，使我國擁有了世界最深的自主滑翔觀測能力，同時也成為世界上第二個具有跨季度、長航程、智能移動觀測能力的國家，觸發海洋探測裝備的重大變革，開啟我國智能海洋觀測新時代。
相關成果獲得發明專利3項；獲得2017年度中國好設計銀獎。
主要完成人：俞建成、金文明、黃琰、譚智鐸、羅業騰
推薦單位：中國海洋湖沼學會海洋觀測分會
六、 深海微生物來源的新穎抗感染抗生素的發現及其生物合成
抗生素依然是治療人類感染性疾病的主要手段。但是隨著細菌耐藥性的增加、新病原菌的出現及結核病的死灰復燃，我們對結構新穎、機制獨特的抗生素的需求日益迫切。鞠建華研究員團隊長期致力于海洋微生物活性次級代謝產物的發現及其生物合成研究，他們從兩株深海放線菌（SCSIO 00652和SCSIO ZH16）中分別分離到對G+菌和厭氧性G-菌具顯著抑制活性的核苷類抗生素A201A和具有抗結核活性的怡萊黴素。研究人員綜合利用天然產物化學、分子生物學和生物化學等手段闡明了A201A和怡萊黴素的生物合成過程，首次發現並闡明了一個負責吡喃半乳糖和呋喃半乳糖互變的變位酶MtdL，分別得到了一個對甲氧西林耐葯金黃色葡萄球菌（MRSA）和對結核分枝桿菌M. Tuberculosis H37Rv有強抑制活性的新結構衍生物des-N,N-dimethyl-A201A和怡萊黴素E，並實現了新結構衍生物在基因工程菌株中的高效生產。研究工作為我國新型海洋藥物的進一步開發提供了自主知識產權的化學實體。
該研究成果於2017年分別發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》和《Nature Communications》雜誌上，公開專利3項。
主要完成人：馬俊英、朱清華、陳奇、黃洪波、鞠建華
推薦單位：中國海洋湖沼學會藥物學分會
七、 海洋酸化對束毛藻的影響及其機理
全球面積一半以上海洋的初級生產力受氮營養鹽缺乏的限制，而束毛藻是寡營養海區中氮的重要來源，可貢獻高達50％的海洋總固氮量。因此，束毛藻對海洋酸化的響應將顯著影響海洋初級生產力。近十年來，國際上大量的研究顯示，酸化顯著促進束毛藻固氮。該項研究結合室內培養和南海現場實驗，發現先前報道的酸化促進效應很可能是因人工海水培養基受污染所導致的假象。以天然海水為培養基的實驗表明，海水pH下降降低固氮酶效率、干擾胞內pH穩態、影響細胞產能，且該負效應大于海水CO2升高的正效應，故酸化的凈效應為抑制束毛藻固氮。該研究成果揭示了海洋酸化對束毛藻的影響及其機理，提升了對全球變化下海洋碳、氮生物地球化學循環過程及其效應的認識。
該研究成果於2017年發表在《Science》雜誌上。
主要完成人：史大林、洪海征、沈容、張福婷、溫作柱
推薦單位：廈門大學
八、 「南海潛標觀測網」成功實現南海深海盆全覆蓋
南海是「21世紀海上絲綢之路」的重要海域，是我國建設海洋強國的核心戰略海區。中國海洋大學在南海構建了國際上規模最大的區域潛標觀測網—「南海潛標觀測網」，完成了南海深海盆潛標觀測的全覆蓋，形成了南海多尺度動力環境系統長期連續觀測能力。2017年，在南海布放回收自主研發的各類深海潛標87套次，目前在位同步觀測的潛標達39套，實現了南海深海盆的全覆蓋。截至2017年，中國海洋大學已在南海累計布放潛標304套次，回收成功率達到100%，實現了南海大尺度環流、中尺度渦、小尺度內波、微尺度混合等多尺度動力過程的系統長期連續觀測，支撐了若干南海多尺度動力過程重要科學發現，深化了南海海洋科學認知水平，為南海環境安全保障、資源開發利用、生態環境保護、氣候變化應對提供了重要的平台和數據支撐。
該研究成果2017年獲國際發明專利授權2項，發表國際SCI論文5篇。
主要完成人：田紀偉、趙瑋、周春、楊慶軒、黃曉冬、張志偉
推薦單位：中國海洋大學
九、 全球歷史海洋熱含量變化估計
全球變暖的本質是地球系統能量增加，其中93%的熱量儲存在了海洋中，因此海洋熱含量變化是氣候變化的一個核心「指針」。本研究提出最優的海洋數據偏差訂正方案，被國際上推薦為最佳訂正方案。同時，充分利用了海洋豐富的時空相關性，提出了一個新的空間插值方案以估計觀測不足海區的熱含量變化。依據這些技術進展，提出了一個新的全球歷史海洋上層2000米熱含量變化估計。新的海洋變暖估計比政府間氣候變化專門委員會第五次評估報告中的估計快約13%，反映了更快的全球變暖速率。該研究從能量角度表明氣候變暖並沒有減緩，相反，海洋和地球系統在加速吸收熱量，特別是深海變暖在加速。此外，更準確的海洋熱含量估計解決了困擾氣候變化科學界的「消失的能量」之謎（即大氣層頂能量收支與海洋熱含量變化不匹配的現象）。
該研究成果於2017年發表在《Science Advances》雜誌上，被美國第四次國家氣候評估-氣候科學評估報告直接使用，被英國皇家學會選為IPCC-AR5之後的主要進展之一。
主要完成人：成里京、朱江
推薦單位：中國海洋湖沼學會海洋與氣候分會
十、 我國在國際上首次突破成像雷達高度計海洋應用關鍵技術
我國科學家基於天宮二號成像高度計觀測數據，在國際上首次突破了小入射角干涉合成孔徑雷達海面高度、海浪、海面風速反演等創新性關鍵技術。海面高度反演方面：從小入射角干涉合成孔徑測高原理出發，構建了基線長度、基線傾角、干涉相位、時間等引起的測高誤差修正演算法模型，實現了在30km刈幅寬度範圍內海面高度測量誤差從幾十米降低到約20cm；海浪反演方面：基於小入射角干涉合成孔徑雷達的測量原理，構建了僅包含傾斜調製的海浪譜反演模型，基於該模型計算的有效波高精度優於0.5m，波向精度優於15°。海面風速反演方面：構建了小入射角干涉合成孔徑雷達海面風速反演地球物理模式函數，在真實孔徑和合成孔徑兩種模式下對該模式函數進行驗證，海面風速精度優於2m/s。
該項目突破的關鍵技術和建立的演算法模型成功驗證了成像雷達高度計的在軌可行性及其遠優於傳統雷達高度計的測量能力，直接促進了國防科工局提前啟動了十四五海洋動力環境衛星預研項目。
主要完成人：林明森、賈永君、張有廣、崔利民
推薦單位：中國海洋湖沼學會海洋遙感專業委員會
附件：2017年度中國海洋與湖沼十大科技進展推薦項目表（點擊表格可放大查看）
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