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研究人员揭示了内部波对珊瑚礁热漂白的调节作用

  • 科学
  • 2019-11-21 15:40:38

当周围的海水温度由于持续的气候变化和厄尔尼诺现象等极端条件而升高时,泛热带漂白事件便威胁着世界各地的珊瑚礁。但是,漂白的发生模式很难预测,尤其是在整个水深处。当前,大多数珊瑚褪色的预测是基于对海水温度的表面估计,并通过卫星在大面积海洋上收集到的。尽管卫星观测对于理解大规模模式和研究偏远地区很重要,但它们只能检测海洋最表面的温度,并提供相对较大规模的平均值。

在这项研究中,科大海洋科学系助理教授亚历克斯·怀亚特教授与东京大学,加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所,美国地质调查局和佛罗里达理工学院的科学家合作,共同完成了这项研究。对内部波浪影响的温度记录及其对西太平洋,中太平洋和东太平洋的珊瑚礁的影响进行长期,高分辨率的定量分析。该团队部署和维护50〜60高清晰度,连续地记录,电子温度计供电由板载电池和含有精确的时钟和大存储器存储跨在珊瑚深度礁日本,法属波利尼西亚和巴拿马的太平洋地区。这捕获了多年的现场温度,最值得注意的是在2015年和2016年与厄尔尼诺事件相关的异常变暖时期。

使用该小组开发的新型过滤方法,从温度记录中提取了内部波信号,并将其用于分析实验中,以比较在存在和不存在内部波的情况下可能发生的加热。结果分析表明,在2015-2016年厄尔尼诺现象期间,内部波的存在将热量降低了88%,尤其是在珊瑚礁深处。在某些地点,可能完全杀死珊瑚的严重加热事件的持续时间也减少了36%至50%,在其他地点则完全避免了。

研究小组还发现自然的内部波浪冷却随深度增加而增加。最浅处(水深8至10m)的热量减少了20%至41%,而较深水处(水深30至40m)的热量减少了54%至88%。这些发现表明,内部波浪可能是自然减少世界上大多数珊瑚礁深度和海洋位置的珊瑚褪色的重要过程。相反,该结果也表明,与不存在内部波浪的情况相比,或者如果内部波浪的频率和强度随气候变化而降低,观察到的珊瑚礁变暖可能会变得更加严重。

结果表明,内波使海面普遍降温,这表明珊瑚礁具有一定的希望-可能至少部分地保护了珊瑚礁的地区免受气候变化,海洋变暖和日益频繁的漂白事件的可怕后果的影响,而目前在浅水区广泛观察到这种现象。由于气候变化对珊瑚礁的严重影响,内波自然冷却的区域可能已经成为部分避难所。但是,由于海洋正在迅速变暖,因此此类避难所可能仅提供短期保护。此外,我们对气候变化和海洋变暖将如何影响内部波浪的发生以及它们将来使珊瑚礁降温的深度知之甚少。更重要的是,这项研究产生了许多未知的问题,

结果还表明,可能存在一些创新的方法,可以使这些信息适应当地特别关注的珊瑚礁的保护,例如生态保护的重要栖息地。怀亚特教授说:“我们对现实世界内部上升流的研究表明,主动管理方法(例如人工上升流)可能在局部范围内以及尚未被内部波动自然冷却的地方暂时有效。”“如果成功地利用人工上升流系统,可以预见的是,上升流可以在较小的范围内减少供暖对确定为特别保护的高风险珊瑚群落的最严重影响。与夏季由于内浪自然每天在礁石上自然发生的全球规模降温相比,这种人工上升当然当然会非常局限。”他补充说,“非常重要的一点是要注意,礁石的保护取决于立即减少礁石的数量。内波造成的温室气体排放只能提供局部保护,也许是暂时的保护,以免受到快速的气候加热。实际上,解决气候变化的根本原因对于珊瑚礁的未来生存至关重要。”

在全球范围内,沿海社区依靠珊瑚礁来保护海岸线,并且珊瑚礁的生物多样性为水产养殖,旅游业和地方经济提供了支持。可以利用对各个站点内海浪的更深入了解来更好地预测未来的变暖事件对哪些珊瑚礁具有最大的风险,确定潜在的珊瑚礁避难所,因此对于加强对受威胁礁石的管理将是福音。

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