海洋科学前沿：建立一个开放的全球海洋氧气数据库和地...

2021年12月21日，《海洋科学前沿》（Frontiers in Marine Sciences）刊登了一项由来自22个国家45个机构的56名研究人员组成的国际研究小组发布的题为《评估与预测海洋和沿海脱氧情况和海洋健康的全球海洋氧气数据库与地图集》（A Global Ocean Oxygen Database and Atlas for Assessing and Predicting Deoxygenation and Ocean Health in the Open and Coastal Ocean）的研究，指出需要采取协调一致的国际行动，在遵守可发现、可访问、可互操作、可重用（FAIR）原则的基础上建立一个开放的全球海洋氧气数据库和地图集（GO2DAT）。通过GO2DAT生成的综合数据综合产品将有助于制定气候和海洋健康指标，以便开展基于知识的决策过程，维持一个健康、富有生产力和复原力的海洋。通过在沿海科学和海洋学中利用氧气数据，还将推动联合国“海洋十年”的社会成果。

1. 一个清洁的海洋

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氧气作为一个影响因素越来越多地被纳入到沿海地区营养物输入的生态响应管理相关分析中，以确保可持续渔业、气候变化背景下的海洋管理，以及大规模恢复行动进展的评估。研究发现，环境法规和水质标准的制定进度与沿海缺氧和酸化日益加深的重要性和科学认识并不匹配。虽然部分沿海地区得到了很好的表征，但仍有很多地区未得到表征。例如，热带珊瑚可能同时面临变暖、富营养化和缺氧的危险。

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2. 一个健康且有复原力的海洋

氧气含量是海洋健康的一个指标。低氧区的形成和扩大导致生存环境恶化，并在垂直方向缩小适宜大量远洋生物、中层生物和底栖生物代谢活动的生境。暴露在低氧环境中的生物受到的影响可能引发连锁效应，并导致食物网结构出现变化，包括有机物流向微生物等耐低氧物种。氧气数据对于评估沿海大陆架开阔海洋环境中诸多生物的生境质量而言至关重要，具体包括：实地确定氧气对浮游动物、底栖动物、鱼类、贝类、深海珊瑚和鱼类生境的影响。目前已经通过大量实验室和实地研究分析了低氧对生物生理状况的影响，并以代谢指数和不同系统中物种的相关指数进行总结。研究提出了耐热性与氧气和能量限制之间的紧密联系，以控制体型、物种生物地理范围分布及其对气候变化的反应。

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3. 一个物产丰盈的海洋

越来越多的证据表明，氧气是鱼类种群和食物网动态变化的重要驱动因素，同时与渔业活动有着密切关系。认识当前和未来气候中的氧气水平对渔业和其他部门的管理决策而言具有重要影响。例如，2018年的一项研究通过采用基于生境的手段表明，在气候变化的背景下，会出现捕获量的最大值。同时还会出现氧气浓度的下降，太平洋岛国部分地区的下降幅度达50%以上。2019年的一项实例研究分析了沿海系统的低氧现象对利用模型分析结果指导渔业管理决策的影响，出现了管理决策低估过度捕捞风险的情况。

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4. 一个可预测的海洋

利用氧气数据认识和减缓气候风险将继续成为一项挑战。这将涉及跨系统的比较和大量的生物地球化学模型开发与测试。目前，氧气数据主要用于提供区域和全球范围内的氧气含量、收支和时空趋势分析。氧气数据常用于校准、验证、初始化和启动区域及地球系统（全球）模型。氧气以及其他水质变量已被纳入数据同化过程中，用于提升生物地球化学、水质和营养物-浮游生物-浮游植物模型的预测能力。GO2DAT的开发将极大地提升预测未来海洋和沿海氧气含量与分布的能力和模型开发水平，该数据集将为模型的制定、参数化、同化和验证提供高质量的参考数据集。

5. 一个安全的海洋

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GO2DAT将提供更准确地认识和预测缺氧事件所需的信息。在极端情况下，缺氧事件甚至危及人类健康。缺氧会导致硫化氢的出现，硫化氢是一种有毒气体，最终会进入大气，而食用因低氧事件而死亡的变质海产品则会导致人类疾病。

6. 一个可获取的海洋

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除世界海洋数据库（World Ocean Database）、全球海洋数据分析计划（GLODAP）、哥白尼海洋环境和监测服务（CMEMS）以及欧洲海洋观测和数据网络(EMODnet)-化学数据等例外情况以外，大部分氧气观测数据无法公开获取，在线使用又面临多重限制和不确定性。因此，大部分氧气数据分析仅采用可用数据的子数据集，而且数据的质量和数量因分析手段而异。由于每个系统包含不同独立氧气数据集形成的多个案例研究，因此跨系统分析很难实现。在一些情况下，沿海和海洋地区氧气状况的表征以公布的信息，而不是基础数据为基础。此外，为提升数据集的总体质量，研究人员往往以经验为依据进行调整，而且质量控制程序的细节度不够。质量控制协议的透明度和以此为依据进行的调整对于实现数据分析结果的再现性和数据合成的可重用性而言至关重要。GO2DAT将提供一个统一数据库，从而实现更严格的对比分析，同时更好地整合系统内部和系统之间的研究结果。

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7. 一个富于启迪并具有吸引力的海洋

GO2DAT支持从K-12到博士的教育活动。GO2DAT将推动海洋数字孪生技术的形成，并向广泛的利益攸关方提供3个时空维度的海洋氧气质量控制相关信息。

转载：中国科学院兰州文献情报中心《国际海洋科技参考》2021年第52期，薛明媚，牛艺博编译