关于海洋讲师团
习近平总书记强调“要进一步关心海洋、认识海洋、经略海洋”，并多次就提升全民海洋意识教育做出重要批示。
由澳门威斯尼斯人app官方网站支持，厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室、70.8海洋媒体实验室、厦门市海洋国际合作中心共同发起“海洋讲师团”科普活动，邀请厦门大学的科学家、科研人员、科普工作者，通过海洋知识进课堂授课演讲的形式，为中小学生提供接受海洋教育的机会。
今年6.8全国海洋宣传日厦门主题广场活动现场，澳门威斯尼斯人app官方网站主要领导、厦门大学海地学院副院长为“海洋讲师团”颁发聘书
通过“海洋讲师团”活动，旨在提升厦门青少年的海洋科学素养和海洋保护意识，让滨海城市的孩子们从小了解海洋、热爱海洋、保护海洋。
“海洋既是缓解气候变化的执行者，也是气候变化的受害者。”
史大林
近海海洋环境科学国家重点实验室主任
厦门大学海洋与地球学院院长
- 海洋讲师团 -
12月2日，海洋讲师团第三站
走进厦门一中思明校区，
本次讲座亦是
2022少年蓝色先锋培养计划
全年公开课的收官之作。
本次讲座特邀厦门大学史大林教授，为观众带来了题为《海洋与全球变化》的主题讲座，他通过自己的科研经历，结合深入浅出的讲解，向近千名高中生介绍了由于全球变化导致海洋面临的严峻困境，以及海洋是如何通过生物泵与物理泵调节大气二氧化碳，同时人类要如何通过减排与增汇的相关手段，降低大气二氧化碳水平。
正如他所说，海洋既是缓解气候变化的执行者，也是气候变化的受害者，因此人们有责任、有使命行动起来，共同保护海洋。
01
故事从冰川融化
与全球变暖说起
2007年8月，史大林教授正在经历着人生中的第一次出海科考，那是一次为期42天的航次，目的地是美国阿拉斯加湾外的一个铁限制海区。
△史大林第一次出海科考，阿拉斯加湾，2007年8月-9月
在阿拉斯加湾，有一个叫做威廉王子湾（Prince William Sound）的地方。初次到达这里的史大林教授被眼前壮阔的美景深深震撼。但是美景背后，更让史大林教授震惊的是冰川几十年来的变化。
威廉王子湾有一个冰川叫哥伦比亚冰川，美国地质调查局的科学家Austin Post分别于1977年、2006年拍摄记录下了不同时期哥伦比亚冰川的样貌。可以明显看出，30年过去，冰川发生了明显的消融。
△哥伦比亚冰川（图源：Austin Post）
对于冰川的变化，史大林教授也有亲身体会。
同样是这趟去阿拉斯加湾的科考航次，在一天科考作业结束后科考船靠岸，史大林一行租了一辆车，一起驱车前往位于阿拉斯加湾的冰川国家公园。
“我们一路往冰川国家公园开，每开一阵，就会看到一个立着年份的牌子。”
其实这些牌子上的年份代表着当年冰川的冰覆盖到的地方.可以发现，时间越靠后，冰的范围就越小，这是一个非常令人震惊的画面，毫无疑问，冰川在消退。
而导致冰川消退的“罪魁祸首”，
其实就是全球变暖。
工业革命以来全球陆地和海洋表面的平均温度大概上升了1度左右。
虽然1度的变化听起来好像只是今天18度，明天19度的差别,但对全球平均温度来说，增加1度是个巨大的变化。
人们对全球变暖造成的一系列后果多少有了一定的了解：海平面上升、珊瑚白化、红树林死亡、冰雪融化等等。
△A珊瑚白化；B巨藻缩减；C红树死亡；D海冰融化
（图源网络）
但却鲜少有人知道，如果没有海洋，我们要面临的问题可能远比现在严重。
02
危机四伏的海洋
海洋在缓解地球气候变化方面发挥了巨大作用。例如所有人类活动排放的热量，有93%被海洋所吸收；人类呼吸的氧气，有50%来自海洋里浮游植物的光合作用；工业革命期间人类活动排放的二氧化碳，到目前为止，有30%多被海洋吸收。更不用说地球上的水基本上都存在海洋中了。
但与此同时，海洋又是气候变化的受害者。在缓解地球温度与大气二氧化碳浓度升高的同时，海洋也吸收了大量热，海洋自身也开始“发烧”，海洋亦面临着严峻的脱氧与酸化问题。
# 海洋“窒息”了
——富营养化导致的海洋脱氧
谈起海洋脱氧就不得不提到富营养化。人类在农业生产中施用大量的化肥，肥料过剩，最后海纳百川，大海就成了“接盘侠”,当然淡水系统也同样存在着严重的富营养化问题。
△全球富营养化或已缺氧的海区
（图源：Disz,R.and M.Selmen.2010）
那么富营养化为什么会造成海洋缺氧？当大量营养盐进入水体以后，会刺激藻类大量生长，可有生长就会有凋零，死去的藻类会沉降到海洋底层被细菌分解。细菌分解的过程其实就是呼吸作用的过程，需要耗氧，从而造成整个海洋氧气含量的下降。
△富营养化导致的赤潮，藻华现象之一（图源网络）
当海水的氧气低于2毫克每升时，就被视为缺氧，符合这样条件的地方被称为死区（dead zone）。目前已经有很多地方成为了海洋死区，已成为一个全球都面临的很大的问题。
△海洋缺氧导致海洋动物的死亡（图源网络）
# 海洋“酸”了
——全球变暖的恶魔双胞胎兄弟
当前海水的pH值大概是8.0左右，而工业革命开始之前，海水的pH值大概在8.3左右。
根据全球主要几个大洋观测站的相关数据，表层海水的pH值在以每年大概0.002个单位下降。
由此可以清晰地看到海洋正在酸化。
“海洋酸化是全球变暖的
恶魔双胞胎兄弟。”
——Richard A. Feely
之所以说海洋酸化是全球变暖的恶魔双胞胎兄弟，是因为全球变暖和海洋酸化，它们都是源于一个原因——二氧化碳。
根据夏威夷一个观测站2022年11月27日的数据：当前大二氧化碳浓度为416.78ppm（ppm，表示百万分之几，1ppm=0.0001％，如1ppm二氧化碳指的是大气中含有百万分之一的二氧化碳），而工业革命开始前仅为280ppm左右，因此可以看出当前大气中二氧化碳的浓度相比工业革命时期已经上升了超过40%。
△大气二氧化碳浓度变化,2022.11.27最新数据
（图源：Scripps CO2 Program）
如果把1840年以来大气二氧化碳排放量的观测数据与全球平均温度的变化放在一块看，我们会发现它们之间呈现出良好的相关性。
△大气二氧化碳浓度与温度变化的相关性
（图源：S. George Philander）
但国际上，并非所有人都认同这个观点，甚至有人认为全球变暖的趋势只是一个自然现象，而非人类活动所致。
但大量科学数据表明，今天全球气候变暖与我们人类排放二氧化碳是分不开的。
当我们把现在的海洋与历史上的海洋做对比，就可以发现，80万年甚至是3亿年以来，海洋酸化的速率从来没有这么快过。
03
海洋吸收二氧化碳
的秘密武器是？
海洋是地球表面最大的碳库，海洋里面碳的总量是大气的50倍，陆地的20倍。
从工业革命开始到现在，所有人为活动造成的二氧化碳的排放主要来自两个方面：
一是化石燃料的燃烧，大概占了90%左右；
△化石燃烧（图源：pixabay）
其次是陆地使用的改变，主要就是由于滥砍滥伐造成的植被丢失。
△植物砍伐（图源：pixabay）
在此背景下产生的二氧化碳约30%被海洋吸收了，大概一半留在大气中，还有剩下的20%左右被陆地吸收。
而海洋吸收二氧化碳包括以下两个重要途径。
△海洋调节大气二氧化碳的物理泵与生物泵
（图源：Chisholm 2000 Nature）
# 物理泵
物理泵(或者叫溶解泵)简单来说就是二氧化碳直接溶解在海水当中。
物理泵的存在一定程度上缓解了大气里二氧化碳浓度的升高，但大气二氧化碳总体浓度依旧呈现上升趋势。
# 生物泵
除了物理泵以外，海洋吸收碳还有一个更重要的“武器”——生物泵。
生物泵的主要驱动力是浮游植物。
浮游植物被称作初级生产者，是整个食物链、食物网的基础。
△浮游植物（图源：pixabay）
当二氧化碳溶解到海水里，浮游植物就会进行光合作用，把无机的二氧化碳和水变成有机质并放出氧气。
△左图为陆地的光合作用原理示意图
右图为海洋的光合作用原理示意图
陆地上的植物随处可见，可海里的浮游植物基本上肉眼难以可见，但恰恰就是这不到全地球1%生物量的浮游植物，贡献了地球上一半的初级生产力。
不过，这之中大概有90% 的有机质有可能在一个月左右的时间，就会被表层微生物分解掉，又变成二氧化碳跑出海洋。
但有10%的有机质，它们会逃过表层细菌的消耗，顺利“通关”，继续落往海洋深部，虽然最终它们还是无法逃过被分解的宿命，可是与表层那些90%的“兄弟们”相比，它们获得的“通关奖励”是什么呢？
是时间！
时间尺度非常重要，这个时间大概是在千年尺度。
最终有约1%的有机质“掉”到海底沉积物表面并被埋藏，由此其与大气隔离至少几百万年。在这样一个时间间隔内生物泵的运转会产生碳吸收固定的净效应，从而使大气的二氧化碳浓度下降。
有科学家做了一个假设计算，如果把生物泵关掉，今天大气的二氧化碳就会比现在的416ppm再高得多。
因此浮游植物的重要性不言而喻，它除了是整个生态系统的基石，更是从大气吸收了大量的二氧化碳。
04
拯救海洋大作战
向地球施铁肥
“给我一车皮的铁，
我将还地球一个冰期。”
——John Martin
△John Martin
与其说这是一场拯救海洋的战斗，不如说这是一次拯救人类自己的机会。
中国有着力争2030年碳达峰，2060年碳中和的目标，而增汇（即增强吸收捕获二氧化碳的能力）是实现双碳目标的重要方式之一，其中一种潜在的方法就是“向海洋施肥”，例如，往海里加铁。
铁很重要，浮游植物生长的很多过程都需要铁。可在海水里，尤其在表层海水里铁的浓度非常低。
如果把铁跟海水里含量丰富的钠做比较，它们的比例大概是10亿比1，也就是说如果14亿中国人都是钠，那么其中只有1点几个人是铁。
△大洋表层海水中铁的浓度
（图源：Martin et al. 1989）
除此之外，还有一个有趣的现象，全球大部分大洋表面的硝酸盐浓度非常低，甚至难以被检测到，但有3个海区却很反常。
一个是太平洋的亚北极地区，第二个是赤道的东太平洋，还有一个是围绕着整个南极洲的南大洋。这三个海区虽然硝酸盐过剩，但浮游植物却相对稀少,因此被称为高营养盐低叶绿素海区。
对于为什么三个海区会出现硝酸盐过剩的问题，美国科学家John Martin提出了铁假说，即
海水中铁的缺乏，限制了浮游植物的光合作用和生长，导致氮营养盐无法被充分利用。
有科学家在这些铁限制海区开展了施铁肥的实验，简单来说就是边开轮船边往海里倒铁，然后对其进行全方位观测。
△已开展大洋铁施肥实验的地区
（图源：Boyd et al. 2007 Science）
铁施肥实验证明了铁假说的成立，铁的添加确实会促进浮游植物的生长，大气二氧化碳水平也出现了短时间内下降。
但也可以看出向海施肥的效果并不是那么理想。首先，大气二氧化碳水平仅仅出现了短时间内的下降，其次碳向深海输出的提升量其实相对有限，被埋藏的碳的增加更是微不足道。
向海施铁肥，在科学上是个很大胆的尝试，但目前还有很多科学问题有待解释。
俗话说“甲之蜜糖，乙之砒霜”，其中关键一点就是人类并不知道往海里加铁会给海洋生态系统会带来什么样的影响，这是个很难评估的事，因此这个方法还需进一步探索。
05
行动，就现在
“人类对自身耐以生存的自然环境的了解，不论是他的历史、现状，还是应该如何去爱护和保护他，都有限的令人吃惊”
——美国科幻小说家迈克尔·克莱顿
这句话也同样适用于人类对海洋的了解。
海洋广阔，人类渺小。但这也无需令我们气馁.
正如比利时的科学家萨默尔·杜邦曾说：
“不确定性不能作为我们不作为的理由，因为我们已经知道的足够多了。”
换句话说，仅凭人类已有的知识，就已经能够为海洋做很多事了，而这条路上人类知识的积累，科学的探索不能停歇，这就像在与冰川消融的速度反向赛跑，这需要我们每一代人不停的接力，包括我们在座的每一位。
报告结束后的互动环节，同学们积极地向教授提出了诸多关于海洋的疑问，大林老师更是认真有趣、谦虚严谨地为同学们一一解答。
直到活动散场后，依旧有意犹未尽的同学围绕在教授身边，近距离地与教授探讨请教，探索海洋的种子正在同学们的心中生根发扬。
让印象中晦涩枯燥的科学知识变得生动易懂
让站在人生选择十字路口上的高中生
更看清前路的方向
海洋科学并非遥不可及
科学家亦不是“没有感情的科研机器人”
科学家公开课
走近公众、走近中小学生身边
用科研探索的魅力，开启少年的科学之窗
用对大海的赤诚与热爱，点亮少年的蓝色未来
（转载 厦门海洋XMHY公众号）
