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青岛海洋国家实验室发布2016十大科研进展
【字号: 】【打印】【关闭 2017-01-13 16:58:37    来源: 青岛日报

    昨日(11日),青岛海洋科学与技术国家实验室发布2016年度十大科研成绩,分别在透明西太平洋认知体系、海洋数值模式大规模高效并行计算技术、南海—西太平洋大规模定点观测网建成并稳定运行、海洋生物基因组学关键技术研发、南极磷虾资源声学评估方法研究、海洋微生物药物先导化合物研究、亚洲大陆边缘海洋地质调查研究、海域天然气水合物研究开发、南大西洋中脊热液活动研究、近海生态安全保障技术等方面取得重大突破或新进展。

    透明西太平洋认知体系取得新思路

    在中纬度西太平洋,海洋国家实验室科研人员首次指出海洋中尺度涡和大气相互作用对维持西边界流有重要作用,阐述了中尺度涡影响西边界流的动力机制,为西边界流的动力机制研究提供了新思路,并为气候模式里西边界流的准确模拟提供了理论依据。

    在低纬度西太平洋,科研人员围绕热带太平洋海洋环流与海气相互作用研究,在低纬度西边界流变异机理、混合与波动以及恩索(注:厄尔尼诺等现象)起源等方面取得了系统性进展,揭示了棉兰老潜流多尺度变异及其水交换作用;发现了赤道流系变异与暖池分裂现象;阐明了热带不稳定波对恩索的调制影响;揭示了次表层上卷到混合层海水温度在厄尔尼诺事件起源中的重要作用,为恩索模拟和预报提供理论指导。

    海洋数值模式计算速度达每秒45.43千万亿次

    区域海洋动力学与数值模拟功能实验室与清华大学、国家超算无锡中心等合作,突破了负载近绝对均衡、主从核协同计算框架设计和循环折叠优化等若干关键技术,在国际上首次开展了全球空间分辨率约为1公里的海浪模式研究。在国家超算无锡中心进行的全机测试中,共使用了一千多万个CPU核,计算效率高达36.22%,峰值速度达每秒45.43千万亿次。该成果被国际计算机协会列入2016年计算机应用领域最高奖“戈登贝尔奖”的六个候选应用之一。

    海洋国家实验室研发出高可扩展的海洋环流模式正压求解器,突破了长期困扰海洋环流模式POP受限于全局通信的可扩展瓶颈,使POP在万核规模有了近6倍的性能加速,极大提高了海洋模式的计算模拟能力。该成果得到了美国国家大气研究中心的高度认可,并被著名地球系统模式CESM正式采用。

    而海洋国家实验室所研发的高效并行技术具有较好的通用性,可应用于海洋环境预报、海啸预报、气候预测以及气候变化研究等,不但能提高我国海洋环境与气候变化的预测保障能力,也可服务于“海上丝绸之路”沿海国家的海洋环境保障。

    南海—西太平洋大规模定点观测网建成并稳定运行

    完成了对世界上最大规模的区域海洋潜标观测网——南海潜标观测网的维护及扩充,并在国际上首次实现了对蕴含丰富多尺度动力过程的南海深海盆的全面覆盖及完整监测。由田纪伟教授领衔的团队已在南海成功布放系列深海长期观测潜标259套次,成功率达到100%,对于潜标布放与回收这一高风险调查项目,该作业完成水平国际罕见。南海潜标网目前在位潜标34套,并通过2016年航次首次实现全面覆盖南海深海盆的深海多尺度动力过程长期连续观测,是目前国际上针对区域海洋组网规模最大的潜标观测网。

    海洋国家实验室构建的西太—印尼海深海潜标观测阵列,是该海域国际上规模最大的观测阵列,奠定了我国在该海域观测研究的国际核心地位。“万米深海行动计划”取得突破性进展,在马里亚纳海沟完成了万米深海科考任务,通过自主研发的海洋仪器装备,获得了诸多珍贵的海洋观测资料,填补了海洋科考领域的多项空白。

    海洋生物基因组通过1个测序片段可同时分析5个标签

    全基因组SNP分型技术是解析全基因组范围内遗传变异与性状关系的核心技术。海洋国家实验室在前期开发的2b-RAD简化基因组分型技术和 MethylRAD全基因组DNA甲基化检测技术基础上,成功研发了串联标签测序技术,在一个测序片段实现了对多达5个标签同时分析,解决了原有的简化基因组分型技术无法应用于双末端测序平台的局限,使得简化基因组分析成本大大降低,单标签测序成本仅为技术改进前的十分之一,首次实现了全基因组SNP分型和DNA甲基化的同步联合分析。

    建立强干扰噪声消除法保护南极磷虾资源

    为确保南极磷虾、尤其是依赖磷虾生存的陆基捕食者种群不受渔业的显著负面影响,政府间国际组织“南极海洋生物资源养护委员会”正针对南极磷虾渔业构建 “反馈式管理”体系,其中来自渔船的声学探测数据是该体系的重要组成部分。海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室的科研人员针对渔船声学数据中普遍存在的噪声问题,建立了一种强干扰噪声消除方法及其运行算法,并依托渔业声学数据后处理商用软件实现了标准化应用。该方法在消除干扰信号的同时,还有效还原了南极磷虾集群的回声强度和形态特征,为充分发挥渔业自身在资源科学管理中的作用增添了利器。

    海洋微生物药物先导化合物取得新发现

    2016年,海洋国家实验室注重深远海药用生物资源的开拓和药物先导化合物的发现研究。先后在马里亚纳海沟、中国南海及台湾海峡等海域采集获得50余份深远海样品,得到了200余株深远海来源活性真菌和放线菌资源,拓展了海洋微生物资源库。从深远海来源真菌中发现的新骨架聚酮1-tetralone二聚体clindanonesA和 B,被国际著名天然产物评述期刊评为热点化合物。

    在药物先导化合物研究中,从海绵来源放线菌中发现的新型硫桥二聚吡喃萘醌结构,对耐药的人乳腺癌细胞具有较好的抑制作用;从红树林来源真菌中发现新骨架生物碱,不但具有新颖的骨架结构,还表现出较强的抗甲型流感H1N1病毒的活性,为新型海洋药物的发现提供了新颖的模板结构。通过对大环内酯物先导化合物的生物合成研究,揭示了芽孢杆菌 macrolideGT1-3催化的区域选择性及底物灵活性,获得了10个新结构类似物。

    全球唯一拥有亚洲大陆边缘海地资料

    亚洲大陆边缘是指环绕着亚洲大陆的西北太平洋和北印度洋的边缘海及其邻近大洋。2016年,海洋地质过程与环境功能实验室与俄罗斯、泰国、马来西亚等国,开展了北起白令海、鄂霍次克海、日本海,南到安达曼海、苏门答腊外海和孟加拉湾等广阔海域的海洋地质调查研究,首次全面获得了这些海域的沉积物样品、温盐深和悬浮体资料,使我国成为目前国际上唯一系统拥有这一广阔海区样品和资料的国家。2016年与俄罗斯合作实施了首次中俄北极联合科学考察,在楚科奇海和东西伯利亚海开展了以海洋地质调查为主的多学科综合科考,取得了大量珍贵的资料和样品,填补了我国在北极陆架资料的空白。

    海底以下54米发现浅层水合物矿体

    首次在高热流背景的泥火山构造实施浅钻取样获得水合物样品;在水深948—960米、海底以下22—54米发现两个浅层水合物矿体。基于X-衍射谱仪、X-CT、固体核磁共振及成像系统、激光拉曼光谱、低温扫描电镜、高压差示扫描量热仪、同位素质谱及气相色谱等现代分析测试仪器,系统集成建立了水合物分析测试技术,并应用于海域实际获得的水合物样品测试分析,发现水合物样品的甲烷含量为99.48%—99.83%,为典型I型结构纯甲烷水合物。针对我国发育的粉砂质黏土水合物储层,创新水合物试采完井防砂、测试和储层改造等技术。

    南大西洋热液硫化物区考察全球居首

  我国已在南大西洋中脊13°S28°S之间发现十余处热液活动区,成为目前世界上在南大西洋发现热液硫化物区最多、调查研究最详尽的国家。2016年,海洋国家实验室基于前期样品和资料研究发现,南大西洋热液活动主要集中产出于脊轴新生火山脊(德音区、彤管区)、裂谷壁(清扬区)、非转换断层(太极区)和内角高地(采蘩区)等四类构造环境。特别对南大西洋两类离轴环境(非转换断层、内角高地)下的热液硫化物成矿机理及控制因素开展了系统研究,取得了创新性认识。

  防控近海生态灾害有了新举措

  深入研究我国近海连年暴发的大规模赤潮、绿潮和水母等生态灾害发生机理、形成机制,在近海生态安全保障技术方面取得新进展。

  海洋国家实验室研究了南黄海绿潮的发生机理和成灾过程,提出了“提前打捞、靠前防控”的绿潮防控策略并对其可行性进行了初步验证;初步查明了渤海秦皇岛邻近海域褐潮主要肇事种和起源地;研究了我国近海四种大型水母的生存策略,发现大型水母水螅体对网衣、聚乙烯板及木板等人工基质具有附着偏好性,其自然分布状况受到污损生物的控制;在防城港附近海域开展了棕囊藻赤潮应急处置工作,研发了高效改性黏土,建立了改性黏土工程化生产线,研制了船载式改性黏土喷洒专用设备,顺利完成防城港核电站赤潮防控保障任务,并将改性黏土防控技术推广到阳江、大亚湾等核电站,改性黏土防治赤潮技术得到国际社会认可,与智利相关部门签署了技术合作备忘录。

  ■隆冬时节,位于即墨市大信镇的华盛太阳能农庄光伏大棚内,各种花卉和蔬菜郁郁葱葱,长势喜人,各地客商根据大棚内植物订购所需产品。

 

编辑:张晓琪
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