; `( t- ^+ |9 D6 t 谢邀。
, y0 @+ u4 W& R5 _* R/ s G
昨天刚收到系里传发的美国国家科学院发布的关于海洋研究的十年调查报告。觉得太契合这个题目了。
. I# K2 F& l1 I. A- h7 }. J) C
1 c, C+ y( r3 L: P5 P; K
这份报告可以在科学院的网站上免费下载，有兴趣的同学可以去看一看
Sea Change: 2015-2025 Decadal Survey of Ocean Sciences
" Z5 Q% F, Z8 h 报告里有一章节是委员会给出的未来十年（2015-2025）NSF支持优先研究的大方向（所以就是告诉你，搞什么方向才有funding），如下：
, X8 a) P/ l! S" q( m6 V0 ]
1. What are the rates, mechanisms, impacts, and geographic variability of sea level
* x8 p& `) J; k* d1 u% D
change? （海平面变化的速率，机理，影响以及不同地理位置之间的区别）
2 C3 f/ ?8 y" n& z) M- {' Q 沿海地区人口密集，大家都是知道的。那么海平面上升就与人类生活产生了直接影响。2012年台风Sandy对新泽西海滩造成的影响到现在还没有完全恢复，风暴毁坏房屋是一方面，另一方面局部海面升高，海景房就直接变成水下房了，所以购买海景房，请三思。在过去的五十年间，海平面平均高度经历了-140米到升高10米的变化。至于海面上升多少会对城市造成影响呢，我之前在这个题里写了个答案，可以直观的看到。海平面上升15英尺会影响到多少陆地？ - 知乎用户的回答。影响海平面变化的很大的原因是温度变化，但并不仅仅是冰川融化这点。全球温度变化并不是同步和平均的，有些地方甚至出现局部变冷，这些局部的不等速变化影响了全球的表层环流，温盐循环等等，而这些全球性的变化又加剧了气温极端化，形成一个负反馈机制，简单来说，就是好不了了。想要了解甚至解决这个问题，就要了解这些过程具体的机制，而不要说预测了，我们对现在到底什么情况都还不大清楚。
' Y6 A' J7 i- j \9 I
2. How are the coastal and estuarine ocean and their ecosystems influenced by the
I5 Y$ v! D4 F. W& g; I T' M
global hydrologic cycle, land use, and upwelling from the deep ocean?（全球水循环，土地使用，上升流对近海及河口海域以及其生态系统的影响）
# h) ~" A6 ^" J+ p# l- R* k( ^- \ 因为人住在海边，所以人类生活对近海海域，然后进一步全球海洋生态系统造成了不可逆转的影响。大量的污染通过各种渠道进入海洋，海水富营养化，有害藻类的大量繁殖，造成很多生物生态环境消失，大大降低了物种多样性。这一个研究方向包括研究河流入海的流量，淡咸水分界线的变化，排入海的营养盐的量以及去向，怎样改变和管理海岸活动才能可持续发展，等等。
8 Y: s8 _! I3 c 3. How have ocean biogeochemical and physical processes contributed to today’s
; s& o2 k h6 r, h8 l" {% C; ]- p
climate and its variability, and how will this system change over the next century?（海洋生物地化和物理过程是如何影响气候及其变化？整个系统在下个世纪会有怎样的变化？）
+ L! X# c. W' f7 |( Z% r* P
举碳循环这个最重要的物质循环为例：化石燃料的使用造成大量二氧化碳的排放，而过去的一百年内，海洋吸收了过量1/3的二氧化碳，海水酸化是最直接的影响。带壳的生物壳被溶解了（酸和碳酸钙的反应大家也都是知道的），过不了多久，珊瑚礁也要没了（这真不是危言耸听）。所谓燃料危机最可怕的后果不是燃料用完，而是排放出来的二氧化碳该怎么处理？可以长久稳定固碳的途径只有通过树木，但这个过程是十分漫长的，并且树木增长的速度完全比不上人砍树和开采原料的速度，so again, we are doomed。但能多种树还是多种树吧，不知道现在植树节还过不过了。言归正传，这个方向讲的就是研究以上过程的机理，以及改善和弥补的措施。
8 t3 |2 o( |/ p E1 b! p) K4 P
4. What is the role of biodiversity in the resilience of marine ecosystems and how will it
( q' W0 k0 t0 A/ O/ C1 D be affected by natural and anthropogenic changes?（物种多样性对海洋生态系统恢复力的作用是什么？自然和人类造成的变化会对此产生什么影响？）
) E. D7 P7 ^8 o7 M8 N3 \
一句话，环境恶化造成物种多样性退化，而这对生态系统的恢复力还没有定论，需要研究。
* ^5 O" }. y/ U8 D
5. How different will marine food webs be at mid-century? In the next 100 years?（海洋食物网在半世纪会变成怎样？100年内呢？）
: c- J* F7 r( G5 H1 @7 U3 o
嗯，你们应该也知道了，环境变化造成了海洋食物网的变化，然后我们也不知道以后会怎样？
8 Y7 R6 _0 N! V/ A. | n# ]7 c 6. What are the processes that control the formation and evolution of ocean basins?（海洋盆地形成和进化是由什么控制的？）
8 t; u/ Q! y. d3 n3 l, T# h 自从1960年以来，人们开始进行对板块运动的研究，但直到最近基础研究设施才跟上。板块运动直接影响海底盆地（ocean basin不知道翻得对不对 ）的结构以及海底地形，板块边缘也是海洋灾害的主要发生区，板块运动更是影响了海洋热泉循环。人们对这个领域也是一知半解。我们对海底地形的了解还比不上我们对火星地貌的了解呢。
4 C d! S8 t' t$ u, Z
7. How can risk be better characterized and the ability to forecast geohazards like
) w2 T4 J( M+ r9 l: C7 ~- P
mega-earthquakes, tsunamis, undersea landslides, and volcanic eruptions be
2 w J2 l# O" J/ l- V, Z improved?（怎样更好的表征海洋危害并提高预测地理灾害，如大型地震，海啸，海下泥石流，火山爆发等等）
5 p- v4 S+ }2 l& [% N( g
这属于海洋地质的范畴，包括研究火山爆发和地震的前兆（不是鸡飞狗跳蚂蚁出洞这些），某些地区地震的爆发有没有阶段性，水在这些地质过程中起什么作用，该怎么通过地质记录来了解历史发生过的自然灾害，火山爆发等灾害对气候有什么影响？
; p# p+ m# @' c I
8. What is the geophysical, chemical, and biological character of the subseafloor
5 V9 f* B7 n$ A$ W
environment and how does it affect global elemental cycles and understanding of the
9 K5 c2 X, m9 `: I
origin and evolution of life?（海洋底层的地质物理，化学以及生物特征是怎样的？它们如何影响全球物质循环？怎样通过它们来了解生命起源以及进化？
! `3 o$ b5 H+ \$ b( X% I 海洋底层代表了自然界中一种完全不同的生态环境，这个环境中所有生命物质循环不需要光，而底泥中大量微生物不需要氧气，这些生命的存在证明了”氧气和阳光是生命存在的必需品“这个小学生物书中的论断是个不折不扣的伪命题。深层海洋和底泥是有机物分解最重要的场所，因为这个生态系统中存在数量最多的微生物：平均一毫升海水包括10的6次方个细菌，平均一立方厘米的底泥中则生活了10的9次方个细菌，海洋覆盖了70%的地表面积，而海水平均深度4000米，这个算术还是挺容易的。海底低温，无氧的环境最类似于史前地球，研究在这种极端环境下生命是如何维持以及进化的，也许可以帮助我们更多的了解生命的起源。
6 G2 w; O2 m/ s% c3 }2 j9 t 后三个基础科学类的方向不提，前面5个大方向简单归纳就是：
) l' l; i9 @+ |1 u7 m
What the f**k have we done to our ocean, and how the hell can we remedy that?
0 T7 R% X" A4 b+ R9 }, `* s# K 这八个方向其实很广阔，具体的研究项目我建议直接去NSF等funding网站上看他们发放的经费都给了什么题目，那些就是研究热点，希望能有帮助。
0 S, A1 D/ C. T+ v$ E; c
以上
( a& S O4 C3 q, v" D* b
