議題背景:

國際期刊《自然》(Nature)於台灣時間2024年8月7日晚間23:00發表一篇由墨爾本大學與多所大學、研究機構合作的最新研究。研究採用大堡礁珊瑚岩心與鄰近珊瑚海的岩心資料,重建近400年來大堡礁鄰近海域的海水溫度,發現大堡礁周圍的海水溫度達到 400 年來最高,威脅珊瑚礁生存。研究人員指出,2024年、2017年和2020年1月至3月期間的海水溫度是四個世紀以來最高的三年。

這份研究也再次確認,人類活動造成氣候變化是海水溫度上升的主要原因之一。比對重建後的海水溫度,以及1900年以來實際觀測到的海水溫度與珊瑚白化事件,顯示高海溫是導致大規模珊瑚白化的重要因素。

珊瑚大規模白化、死亡不只是生態問題,更影響全球近十億仰賴珊瑚礁生態系維生的人口的生計。當全球溫度連年升高,除了這篇研究指出的澳洲大堡礁,美國海洋與大氣總署8月3日的珊瑚礁監測數據顯示,台灣鄰近海域的白化警報已達Level 2等級。

台灣科技媒體中心邀請海洋遙測、珊瑚生態、地球科學專家,提供觀點,解析這篇研究,以及台灣近年珊瑚白化的事件、復育策略,及可能的挑戰。

研究原文:

專家怎麼說?

許伯駿   鄭有容  沈川洲  陳昭倫  郭兆揚  王志騰  唐川禾

2024年08月06日
國立中央大學太空及遙測研究中心助理教授  許伯駿

Q1. 這份研究最重要的研究發現是什麼?我們可以依這份研究推估大堡礁珊瑚白化的情況嗎?若可行,我們是否也能依據今年北半球的海溫狀況,推測台灣的珊瑚白化情況?

該研究指出,在過去數百年中,鄰近大堡礁的海面溫度相對涼爽且穩定,然而近年來,特別是1月至3月間,珊瑚海的海面熱量已達到至少400年來的前所未有的高度。此研究透過氣候模型的模擬分析確認,自1900年以來的升溫趨勢,以及所觀測到的大規模珊瑚白化事件,顯示人為氣候變化對大堡礁生態系統的威脅已成現實。2016年至2024年間大堡礁發生的大規模珊瑚白化現象,主要是由高海面溫度所驅動。然而,這份研究雖強調溫度異常升高的情況,但實際的珊瑚白化範圍還需要透過衛星或現場觀測來進一步確認。我們也可以利用衛星即時觀測數據反推海水溫度與加熱週數的綜合數據和海洋熱浪參數,來分析北半球海溫的變化,並進一步探討台灣海域珊瑚白化的潛在危機。

Q2. 這份研究的限制是什麼?每一年高海溫都會引發珊瑚白化的後果嗎?

這份研究的限制在於,研究團隊將溫度引起的白化,視為未來對大堡礁威脅狀態的關鍵決定因素,但該地區近期溫度的長期背景仍然不明確。因此,找出引發高溫情況的具體機制尤為重要,但這需要在未來的研究中進一步分析,才能了解。年平均高海溫可能會增加珊瑚白化的機率,但是高海溫的具體出現時間和持續的長度才是決定珊瑚白化的關鍵因素。

Q3. 研究有提到,他們透過大堡礁附近的珊瑚礁嘗試重建過去的歷史海溫,找出導致白化的原因,台灣鄰近的海域也有相關研究嗎?我們怎麼理解洋流、海溫跟珊瑚白化的關係比較符合當前的科學研究結果?

有研究團隊已利用珊瑚的鍶鈣比值來重建台灣附近海域過去的海洋溫度[1],藉此了解過去數百年的海溫變化和氣候模式。如果氣候周期模式保持一致,這將有助於預測未來的海溫變異。然而,近年來全球氣候異常升溫,海洋熱浪侵襲也變得更加頻繁,因此迫切需要解析目前海溫特徵背後的驅動機制。

除了大尺度的全球氣候系統變異外,每個珊瑚棲息地的洋流特徵和空間尺度都有所不同。在台灣的珊瑚生態系統中,澎湖海域受到黑潮入侵和台灣海峽湧升冷水的影響[2];綠島海域則由於黑潮引起的島嶼尾流出現冷水[3];墾丁南灣的海底地形則會引起渦漩湧升冷水[4];而台灣東北角的海域受到黑潮主流的擺動和黑潮侵入東海陸棚的影響導致升溫[5]。這些不同的流場系統會導致海溫變動,進而可能加劇(海溫增加)或是緩解(海溫下降)珊瑚白化的現象。因此,對每個珊瑚棲息地的海溫驅動機制都需要深入分析。

Q4. 珊瑚白化的頻率越來越頻繁,台灣上一次的大白化是2020年,大堡礁是2022年,目前國際上有任何的技術可以減緩珊瑚白化,或是復育珊瑚嗎?若有,台灣是否有類似的嘗試?相關技術的挑戰或風險是什麼?

台達電子文教基金會與國立海洋科技博物館合作,在東北角成立了潮境珊瑚保種中心,專注於選育適合當地環境的耐熱珊瑚品種,保種和復育珊瑚。此中心的目標是復育數千株珊瑚,以保護海洋生物多樣性。同樣地,在澎湖,縣政府與企業也採用了珊瑚三角磚復育模式,來培育珊瑚苗,支持生態復原。然而,最為關鍵的是,我們必須從海洋環境永續發展的角度出發,制定相應政策來減緩溫室氣體排放,從根本上解決問題。因為珊瑚復育的進度可能無法趕上由於氣候變化所引起的高溫異常,這是一個我們急需面對的挑戰。

2024年08月06日
國立高雄科技大學漁業科技與管理系副教授  鄭有容

Q1. 這份研究最重要的研究發現是什麼?我們可以依這份研究推估大堡礁珊瑚白化的情況嗎?若可行,我們是否也能依據今年北半球的海溫狀況,推測台灣的珊瑚白化情況?

這份研究最重要的發現是重建歷史的高海水溫事件與珊瑚白化的關係,並與人為影響互相鏈結。研究成果的確可以作為推估大堡礁珊瑚白化情況的依據。珊瑚白化與海水溫度有著密切的關係,依據海水溫度狀況評估台灣珊瑚白化的發生情況有一定的參考價值,也有學理基礎的支持[6]。

Q2.每一年高海溫都會引發珊瑚白化的後果嗎?

許多環境因子如污染、沉積物、甚至低海水溫都會造成珊瑚白化,也就是說,高海水溫度並不是造成珊瑚白化唯一條件,海流狀況(湧升流)、天候條件(颱風、降雨)、高海水溫維持的時間長短等,都對該年度珊瑚會不會白化,扮演著非常重要的角色,所以並不是只要恰逄高海水溫度,就一定會發生珊瑚白化事件。

Q3. 研究有提到,他們透過大堡礁附近的珊瑚礁嘗試重建過去的歷史海溫,找出導致白化的原因,台灣鄰近的海域也有相關研究嗎?我們怎麼理解洋流、海溫跟珊瑚白化的關係比較符合當前的科學研究結果?

台灣[7]和中國[8]有類似的研究,利用珊瑚岩心回推珊瑚的年紀及生長速率,進而瞭解特殊年份時的環境狀況,這是之前研究常見的作法。珊瑚白化與高海水溫度(一般而言約30度)及高海水溫的持續時間關係密切,洋流在海洋中扮演著調節海水溫度的作用,除了影響海水溫的高低之外,也對高水溫事件的持續時間具有關鍵的作用。

Q4. 珊瑚白化的頻率越來越頻繁,台灣上一次的大白化是2020年,大堡礁是2022年,目前國際上有任何的技術可以減緩珊瑚白化,或是復育珊瑚嗎?若有,台灣是否有類似的嘗試?相關技術的挑戰或風險是什麼?

國際間有許多試圖減緩珊瑚因高溫白化死亡的作法,目前台灣比較常聽到的有(1)培育對於高海水溫度忍受性高的超級珊瑚、(2)珊瑚斷枝復育及(3)生殖細胞及遺傳物質冷凍保存。上述3種方法可能的挑戰及風險為:培育超級珊瑚可能會改變現地珊瑚群聚組成,且造成生態入侵種的問題;珊瑚斷枝復育可能有改變現地珊瑚群聚組成及減少基因多樣性的問題;遺傳物質冷凍保存需要面對的挑戰則是,當未來的環境條件可能與現今條件已大不相同,保存下來的種類放回原生境是否能夠存活。

2024年08月06日
國立台灣大學地質科學系國家講座教授  沈川洲

Q1. 這份研究最重要的研究發現是什麼?我們可以依這份研究推估大堡礁珊瑚白化的情況嗎?

珊瑚白化是指珊瑚因失去共生藻類和光合作用色素而變白的現象。珊瑚白化的原因有很多,例如海水溫度過高、海水鹽度變化、太陽輻射增減、海水混濁、細菌感染以及人為污染等。大堡礁珊瑚白化的首次現代觀察發生在1980年代,當時範圍較小。然而,過去二十年間,澳大利亞的大堡礁持續發生大規模的珊瑚白化,這些事件與海面溫度升高息息相關,但由於缺乏數百年來的全面區域溫度資料,尚無法進行全面性檢視。

珊瑚骨骼中的氧同位素與鍶元素變化,可作為「珊瑚溫度計」,重建過去海水溫度。此研究整合了科學家過去數十年來重建出的水溫資料,以及現代儀器測量的數據,建立了自十七世紀以來大堡礁的完整區域海水水溫資料。研究顯示,極嚴重的珊瑚白化事件發生在過去四百年間極端夏季高溫的2024、2017和2020年(根據海溫異常排序),而嚴重的珊瑚白化事件則發生在次高溫的2016、2004和2022年。研究結果指出,全球暖化導致的高海溫正是大堡礁珊瑚白化的原因。

眾所皆知,面積達三十四萬平方公里的大堡礁是世界上最大的珊瑚礁系統,位於澳大利亞昆士蘭州的海岸外。大堡礁擁有豐富的生物多樣性和絢麗多彩的水下世界,是面積達五百萬平方公里的南太平洋珊瑚海最西邊的一部分。大堡礁在1981年被列入世界自然遺產,是吸收大氣中二氧化碳極為重要的海域之一,也是調節人類使用化石燃料、釋放到大氣中的二氧化碳,極為重要的藍碳(Blue carbon)吸收和存儲庫。

當海水溫度過高時,大堡礁的珊瑚會白化,吸收大氣中二氧化碳的速度減緩,導致大氣中溫室氣體濃度快速上升,加劇全球暖化,海水溫度持續飆升,導致更多的珊瑚礁白化或死亡。如果這種惡性循環持續下去,珊瑚礁將無法恢復,最終可能導致海洋甚至全球生態系統的崩解。數十年前,科學家根據研究證據,不斷呼籲各國政府,制定政策與方法,減少甚至停止使用化石燃料。

Q2.我們是否也能依據今年北半球的海溫狀況,推測台灣的珊瑚白化情況?

區域海水溫度不一定會與全球趨勢一致。研究顯示[9-11],自1970年以來,印度洋的升溫約為0.6°C,比其他海洋更為劇烈。台灣各珊瑚礁海域,從南海到北臺灣,各有不同特徵。例如,墾丁國家公園的南灣海域每天都有潮汐誘發的冷水上湧,還有核三廠排放的較熱海水,這是其他海域所沒有的;然而,國境內所有的珊瑚礁都無法避免受全球暖化造成的高溫海水所影響。

Q3.每一年高海溫都會引發珊瑚白化的後果嗎?

根據政府間氣候變遷專門委員會(IPCC)的氣候模式預測,未來數十年全球暖化將持續惡化,海水溫度將會繼續上升。若果真如此,大堡礁以及全球低緯度地區的珊瑚白化現象將會持續發生,並且愈加嚴重。我國各島嶼的珊瑚也將無法倖免於白化和死亡。

Q4. 珊瑚白化的頻率越來越頻繁,台灣上一次的大白化是2020年,大堡礁是2022年,目前國際上有任何的技術可以減緩珊瑚白化,或是復育珊瑚嗎?若有,台灣是否有類似的嘗試?相關技術的挑戰或風險是什麼?

目前,各國政府,包括我國,已經持續數十年進行減緩珊瑚白化、復育珊瑚和移植珊瑚等研究與措施。然而,這些方法僅能救急不救本。真正解決問題的方法是減少甚至終止化石燃料的使用。唯有如此,才能從根本上降低或杜絕二氧化碳的排放,這才是正確的途徑。

2024年08月07日
中央研究院生物多樣性研究中心研究員 陳昭倫

位於澳洲東岸的大堡礁,全長約2300公里,寬約160公里,是從太空中俯瞰地球表面最大的「生物結構體」(biological entity),同時也被聯合國教科文組織列為世界遺產40多年。然而,在過去8年內大堡礁經歷了5 次的熱浪侵襲而產生嚴重的「珊瑚白化」(2016、2017、2020、2022、2024),使得教科文組織考慮將大堡礁從世界遺產名錄中「降級」。這ㄧ事件不僅造成全世界譁然,也促成澳洲國內開始討論如何保育大堡礁的各項政策,特別是減少排放溫室氣體,或是發展綠能。然而,這5年的熱浪是否是有儀器測量溫度以來最高的5年?而這樣的高溫是否跟人類活動加乘的結果有關,ㄧ直受到氣候變遷質疑者的挑戰。

這篇論文之所以能刊登在《自然》期刊,最主要的原因是「大堡礁」這個具有全球關注的圖騰,同時提出重要的科學證據回應氣候變遷質疑者。本文最特別得的是利用採自南太平洋珊瑚海與大堡礁珊瑚的岩心樣本,以鍶/鈣穩定同位素技術推斷出2024、 2017與2020年是南半球夏季(1~3月),過去400年來最熱的三年,2016、2022以及 2004則是次熱的年份。

氣候模型分析更進一步證實,人類活動對氣候系統的影響,是近幾十年來迅速變暖的原因,加上從1900年來儀器觀測與珊瑚白化記錄,也證實人類活動引起氣候變遷造成的海溫升高,是造成大堡礁珊瑚礁衰退的主因。如果不採取積極的作為,大堡礁的珊瑚很可能會面臨「年年白化」的窘境。大堡礁不僅是地球表面最大的生物結構體,更是熱帶珊瑚礁生態系的代表,如果連號稱珊瑚礁保育龍頭的澳洲政府都無法保育好大堡礁,其他位於偏遠海域的珊瑚礁,未來更令人憂心。

全球有將近10億的人口,直接或間接仰賴健康的珊瑚礁提供生態系服務而生存。然而,根據IPCC 2023年最新的報告[12]指出,如果讓地球均溫升高至攝氏2度(相對於工業革命前),全球99%的珊瑚礁將消失於海洋,也就是說珊瑚礁是因為氣候變遷衝擊第一個瓦解的生態系。這將對於人類文明發展產生重大的衝擊。

台灣的珊瑚生態系2020年也發生史上最嚴重的珊瑚白化,2022年尚未恢復的珊瑚礁也再次受到熱浪衝擊,在墾丁、小琉球、台東基翬(音同灰)、宜蘭豆腐岬發生小規模的白化。

2023年夏季的創紀錄高溫也使得珊瑚礁面臨白化邊緣,幸好睽違7年的「海葵」颱風來襲使海水降溫而避過。2024年從6月持續高溫至今,台灣周圍海域珊瑚正處於大白化的狀態,7/25襲台的「凱米」颱風是否帶來降溫機會,需要進一步的資料分析。然而,面對大規模、全面性的珊瑚白化,唯一能做而且要趕快做的是全面極速減少排放溫室氣體(特別是二氧化碳),這牽涉到國家政策乃至於全世界所必須誠實與嚴肅面對。至於種珊瑚(或是復育珊瑚)等人類干涉措施都是徒勞無功的作法。

2024年08月07日
國立海洋科技博物館產學交流組聘用專案助理 郭兆揚

Q1. 這份研究最重要的研究發現是什麼?我們可以依這份研究推估大堡礁珊瑚白化的情況嗎?若可行,我們是否也能依據今年北半球的海溫狀況,推測台灣的珊瑚白化情況?

過去主要依據從大堡礁中段的近岸礁(inner shelf)和外礁(outer shelf)採集的樣本評估大堡礁的歷史溫度變化,這份研究增加至22個樣本,並且樣本來源較廣泛,除了大堡礁也往外延伸到大堡礁東側的珊瑚海(Coral Sea)和大堡礁東北部的南太平洋海域。回溯並預估過去四世紀此海域的溫度變化。研究結果清楚的呈現由於人類活動的影響,自1900 年後溫度開始逐漸升高並產生溫度異常的現象。

這四百年間最熱的20個夏天(南半球為1-3月)皆發生在1950年之後,包括2024、2017、2020、2016、2004和2022等年。這份報告提供的是整體大環境的溫度上升趨勢,說明整體水溫上升確實會增加珊瑚發生白化的機率,但報告中也提到小尺度的氣候以及生物組成會影響各珊瑚礁區,最終是否發生珊瑚白化現象以及白化的程度。

同樣的原理推估2024年的台灣珊瑚白化現象,2024年的異常高溫確實增加了台灣珊瑚發生白化的機會,台灣一些地區,例如小琉球、墾丁、澎湖和東北角的珊瑚也發生白化,但有小尺度以及物種的差異。例如墾丁的核三廠出水口水深5公尺以內的礁平台珊瑚白化最嚴重,距離礁平台10公尺外,水深9公尺處的珊瑚則無明顯的白化現象。在東北角的潮境保育區,柔紋珊瑚(Leptoseris)的族群發生白化現象,旁邊的其他珊瑚群體則呈現健康的顏色。

Q2. 這份研究的限制是什麼?每一年高海溫都會引發珊瑚白化的後果嗎?

這份研究的結果清楚的呈現了標題想要表達的故事-大堡礁因為四世紀以來最高的海水溫度而受到威脅。然而大堡礁長1800公里,一般會將大堡礁區分成遠北、北、中和南段等四段,從1998年至2024年幾次大白化事件,也呈現不同段的白化程度差異。因此這份研究的限制是,沒有辦法針對不同段的大堡礁做出歷史溫度變化趨勢的差異。高溫是造成白化的主因之一,因此整體海水溫度上升會增加發生白化的風險,但是否會發生白化還包含其他因素,例如熱累積過程是否有被阻礙?當地是否有小尺度的降溫因子存在?當地珊瑚群體是否耐熱?是否有其他環境因子干擾珊瑚的耐熱力?多個因子綜合起來才決定會不會發生白化事件。

Q3. 研究有提到,他們透過大堡礁附近的珊瑚礁嘗試重建過去的歷史海溫,找出導致白化的原因,台灣鄰近的海域也有相關研究嗎?我們怎麼理解洋流、海溫跟珊瑚白化的關係比較符合當前的科學研究結果?

本研究是採取團塊形微孔珊瑚的標本,分析珊瑚骨骼的元素成分來推測過往歷史海溫。就我所知台灣目前沒有類似的相關研究,多是使用儀器直接觀測的資料分析溫度。但台灣從北到南皆有團塊形的微孔珊瑚存在,有發展相關研究的潛力。

海水溫度異常升高會提高對珊瑚造成的熱壓力,小尺度的海流特性可能會對當地珊瑚礁帶來降溫效果,但海流帶來的營養鹽可能會削弱珊瑚對於高溫的耐受力。因此一個珊瑚礁區是否會發生白化現象,需要考慮眾多的因子。

Q4. 珊瑚白化的頻率越來越頻繁,台灣上一次的大白化是2020年,大堡礁是2022年,目前國際上有任何的技術可以減緩珊瑚白化,或是復育珊瑚嗎?若有,台灣是否有類似的嘗試?相關技術的挑戰或風險是什麼?

國際上曾提出許多的技術,希望能降低海水溫度以避免發生白化現象,例如在珊瑚旁建立遮光罩[13]或製造人造雲降低光線對珊瑚的傷害[14]、以及為了模擬颱風帶來的擾動效應,取深水域、較冷的海水降低表層海水的溫度等等[15]。但要注意的是尺度的問題。這些技術的規模多屬於實驗室或者單一礁體的尺度、當要運用至多個礁體或全球尺度時所需要的資源極為可觀,更會消耗大量的能量,簡單來說就是會排放很多的碳。因此這些救珊瑚的行為是否其實間接成為下一次珊瑚白化的元兇?這是需要好好思考的問題。最有效益的應該是從源頭做起,優先保護好環境避免發生珊瑚白化,例如確實落行日常的節能減碳以及降低海洋污染,還給海洋生物一個健康的海洋環境。

2024年08月07日
國立中山大學海洋科學系副教授 王志騰

Q1. 這份研究最重要的研究發現是什麼?我們可以依這份研究推估大堡礁珊瑚白化的情況嗎?若可行,我們是否也能依據今年北半球的海溫狀況,推測台灣的珊瑚白化情況?

以過去的觀測經驗,台灣和澳洲的珊瑚白化事件,幾乎是連動的。因此在看到澳洲大白化事件時,我們要十分注意台灣的珊瑚礁白化情況,尤其今年在凱米颱風來襲之前,我們已經在墾丁普遍發現白化現象。但是颱風對台灣的珊瑚白化有緩和的效應,因此,今年的狀況有待觀察。

Q2. 這份研究的限制是什麼?每一年高海溫都會引發珊瑚白化的後果嗎?

當每一年的夏季高溫越來越高,超過珊瑚可以容忍上限的機會也會增加,如果高溫期間沒有大尺度的降溫系統,如降雨或颱風,發生珊瑚白化幾乎是可以預期的,但降雨和颱風對珊瑚的生存也有其負面效應,無法控制。

Q3. 研究有提到,他們透過大堡礁附近的珊瑚礁嘗試重建過去的歷史海溫,找出導致白化的原因,台灣鄰近的海域也有相關研究嗎?我們怎麼理解洋流、海溫跟珊瑚白化的關係比較符合當前的科學研究結果?

這一篇研究是溫度與珊瑚白化的的相關性研究,其研究結果與目前我們所觀察到台灣珊瑚礁大尺度白化的原因一致,都是受到人為活動導致氣候暖化、海溫上升的影響。

Q4. 珊瑚白化的頻率越來越頻繁,台灣上一次的大白化是2020年,大堡礁是2022年,目前國際上有任何的技術可以減緩珊瑚白化,或是復育珊瑚嗎?若有,台灣是否有類似的嘗試?相關技術的挑戰或風險是什麼?

要解救珊瑚免於熱白化的危機,基本上有兩大方向(1) 找到讓珊瑚更耐熱的方法;(2) 找到地球上目前不會受到海水升溫影響的珊瑚礁加以保護,但還沒有真正成功可以使用在野外珊瑚,大尺度的白化壓力測試上的方法。

  1. 現有在發展的讓珊瑚更耐熱的方法包含[16-18]
    1. 想辦法讓珊瑚換成與耐熱品系的共生藻共生,來提高對高溫的抵抗能力。
    2. 透過已經被熱馴化的珊瑚宿主或其共生藻來篩選出耐熱的珊瑚組合
    3. 珊瑚共生菌似乎有些可以幫助珊瑚提高耐熱能力,因此有人開始去找珊瑚耐熱益生菌的組合包
    4. 全面性去分析珊瑚與共生藻的基因在正常與高溫壓力下的表現,透過基因重組技術提高珊瑚耐熱的切入點。
  2. 若選擇找到地球上目前不會受到海水升溫影響的珊瑚礁加以保護:
    1. 現有不受暖化壓力的珊瑚礁通常出現在人煙罕至,有湧升流或內波帶來冷水團的海域,例如台灣附近東沙環礁就有符合條件的區域。但不是有湧升流或內波帶來冷水團,就可以免受升溫的影響,以墾丁為例,核三廠出水口右側有幾處區域有湧升流,但反而因此造成夏季海水的日夜溫差達10度以上,過大的溫差對珊瑚,是另一種壓力。同時湧升流也帶來營養鹽,如果營養鹽太高,也是會造成白化的原因之一,所以常常會有不同區域、不同人、不同時間點作出相互矛盾的研究結果的情形。因此仍需要調查每一個地區的實際情況,才能確定是否真的不受升溫影響。
    2. 由於光強度過高是跟高溫一起讓珊瑚白化的原因,有研究發現在熱浪來時,近岸珊瑚礁水質比較混濁,珊瑚白化程度很低,但同區域的離岸珊瑚礁水質清澈,卻完全白化。因此混濁水域的珊瑚礁(turbid reef),也是目前希望的所在。混濁水域的珊瑚礁(turbid reef)提供了兩個珊瑚抵抗白化的條件,其一是遮光,其二是食物豐富讓珊瑚更強壯有抵抗能力。尤其最近發現[19-22],現在有更多枝狀的珊瑚,如鹿角珊瑚以及軸孔珊瑚都可以生存在混濁水域,並非只有以前認為的耐污型微孔珊瑚可以生存。但是水質混濁不代表水可以很髒,珊瑚光合作用需要一個基本的光強度,而且不能有污染物。

2024年08月07日
國立海洋生物博物館生物馴養組副研究員 唐川禾

此研究主要解析活珊瑚過去數百年骨骼成長過程(類似樹木年輪)所記錄的單年最高海表水溫資訊,用來回溯過去400年「珊瑚海」的暖化過程。結果顯示海表水體於最近1百年開始呈現持續增溫趨勢,到了21世紀初海溫更是急遽攀升,極端海溫頻繁發生,導致大堡礁珊瑚大規模白化(引起該海域珊瑚熱緊迫的水溫閥值約為攝氏29.8度)。研究指出珊瑚大白化事件發生當年最高海溫,可高於20世紀前300年平均值攝氏1.46度以上,尤其是今年最嚴重,高出攝氏1.73度。台灣墾丁在七月初也開始發生珊瑚白化,當時最高海溫逼近攝氏32度,所幸後續低壓帶移入而緩解。

作者也透過氣候模型分析證明人類活動改變氣候,是導致海水增溫的主因。如果現在沒能及時修正人類活動對氣候的干擾,作者預言發生珊瑚大白化將成為常態,人類終將喪失大堡礁環境生態。此研究以高時間解析度,分析宏觀時空尺度的海溫變化趨勢及其原因,為當代提供一個完整可靠的人因環境變遷事證,證明目前人類活動正在推動地球環境生態劇變。

作者於研究中也特別說明,系統性海面增溫雖然是導致珊瑚熱白化的主因,但局部環境條件的影響也必須考慮在內,如低溫湧升流水體能降低大環境的增溫效果,但其水體含有高營養鹽卻能使珊瑚體質對熱緊迫變得更加敏感,而更容易發生白化。顯然在達成減緩暖化之前,特別加強區域性珊瑚礁環境管理,避免人為活動折損珊瑚礁環境品質,例如:完善陸域污水管理,有效降低營養鹽等污染物進入珊瑚礁,是能為珊瑚留下一線生機的重點工作。另外,由於珊瑚獨特的生物質性,珊瑚礁環境監管上尤須客製化,例如:訂定合宜且專屬珊瑚礁海域的水質標準,不宜完全套用一般海域管理的做法與標準。

參考文獻:

[1] Ramos, R. D., Goodkin, N. F., & Fan, T. Y. (2020). Coral records at the northern edge of the Western Pacific Warm Pool reveal multiple drivers of sea surface temperature, salinity, and rainfall variability since the end of the Little Ice Age. Paleoceanography and Paleoclimatology, 35(5), e2019PA003826.
https://doi.org/10.1029/2019PA003826

[2] Hsu, P. C. (2022). Surface Current Variations and Hydrological Characteristics of the Penghu Channel in the southeastern Taiwan Strait. Remote Sensing, 14(8), 1816. https://doi.org/10.3390/rs14081816 

[3] Hsu, P. C., Ho, C. Y., Lee, H. J., Lu, C. Y., & Ho, C. R. (2020). Temporal variation and spatial structure of the Kuroshio-induced submesoscale island vortices observed from GCOM-C and Himawari-8 data. Remote Sensing, 12(5), 883. https://doi.org/10.3390/rs12050883 

[4] Hsu, P. C., Lee, H. J., Zheng, Q., Lai, J. W., Su, F. C., & Ho, C. R. (2020). Tide-induced periodic sea surface temperature drops in the coral reef area of Nanwan Bay, southern Taiwan. Journal of Geophysical Research - Oceans, 125(4), e2019JC015226. https://doi.org/10.1029/2019JC015226 

[5] Hsu, P. C.*, Macagga R. A. T., Lu, C. Y., and Lo, Y. J. (2024) Investigation of the Kuroshio-Coastal Current Interaction and Marine Heatwave Trends in the Coral Habitats of Northeastern Taiwan. Regional Studies in Marine Science. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2024.103431 

[6] Brown, B. E. (1997). Coral bleaching: causes and consequences. Coral reefs, 16, S129-S138.
https://doi.org/10.1007/s003380050249 

[7] Li, H. C., Zhao, M., Tsai, C. H., Mii, H. S., Chang, Q., & Wei, K. Y. (2015). The first high-resolution stalagmite record from Taiwan: Climate and environmental changes during the past 1300 years. Journal of Asian Earth Sciences, 114, 574-587. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2015.07.025

[8] Yu, K. Coral reefs in the South China Sea: Their response to and records on past environmental changes. Sci. China Earth Sci.55, 1217–1229 (2012). https://doi.org/10.1007/s11430-012-4449-5 

[9] Dong, L., Zhou, T., & Wu, B. (2014). Indian Ocean warming during 1958–2004 simulated by a climate system model and its mechanism. Climate Dynamics, 42, 203-217.
https://doi.org/10.1007/s00382-013-1722-z

[10] Dong, L., & McPhaden, M. J. (2016). Interhemispheric SST gradient trends in the Indian Ocean prior to and during the recent global warming hiatus. Journal of Climate, 29(24), 9077-9095.
https://doi.org/10.1175/JCLI-D-16-0130.1

[11] Lee, S. K., Park, W., Baringer, M. O., Gordon, A. L., Huber, B., & Liu, Y. (2015). Pacific origin of the abrupt increase in Indian Ocean heat content during the warming hiatus. Nature geoscience, 8(6), 445-449.
https://doi.org/10.1038/NGEO2438

[12] Lee, Hoesung, et al. "IPCC, 2023: Climate Change 2023: Synthesis Report, Summary for Policymakers. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, H. Lee and J. Romero (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland." (2023): 1-34.
https://doi.org/10.59327/IPCC/AR6-9789291691647.001

[13] Butcherine, P., Tagliafico, A., Ellis, S. L., Kelaher, B. P., Hendrickson, C., & Harrison, D. (2023). Intermittent shading can moderate coral bleaching on shallow reefs. Frontiers in Marine Science, 10, 1162896.
https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1162896 

[14] Tollefson, J. (2021). Can clouds save the great barrier reef?. Nature, 596, 476-478.

[15] Sawall, Y., Harris, M., Lebrato, M., Wall, M., & Feng, E. Y. (2020). Discrete pulses of cooler deep water can decelerate coral bleaching during thermal stress: implications for artificial upwelling during heat stress events. Frontiers in Marine Science, 7, 502381.
https://doi.org/10.3389/fmars.2020.00720

[16] Anthony K, Bay LK et al.(2017). New interventions are needed to save coral reefs. Nature Ecol Evol 1: 1420-1422.

[17] Van Oppen MJH, Gates RD et al. (2017) Shifting paradigms in restoration of the world's coral reefs.Glob Change Biol 23:3437–3448.

[18] Camp EF, Schoepf V, Suggett DJ (2018) How can “Super Corals” facilitate global coral reef survival under rapid environmental and climatic change? Glob Change Biol 24:2755–2757.

[19] Browne NK, Smithers SG, Perry CT (2012) Coral reefs of the turbid inner-shelf of the Great Barrier Reef, Australia: An environmental and geomorphic perspective on their occurrence, composition and growth. Earth Sci Rev 115:1-20

[20] Cacciapaglia C, van Woesik R (2016) Climate-change refugia: shading reef corals by turbidity. Glob Change Biol 22:1145-1154

[21] Morgan KM, Perry CT, Johnson JA, Smithers SG (2017) Nearshore turbid-zone corals exhibit high bleaching tolerance on the Great Barrier Reef following the 2016 ocean warming event. Front Mar Sci 4:224

[22] Tuttle LJ, Donahue MJ (2022) Effects of sediment exposure on corals: a systematic review of experimental studies. Environ Evid 11:4

版權聲明

本文歡迎媒體轉載使用,惟需附上資料來源,請註明台灣科技媒體中心。
若有採訪需求或其他合作事宜,請聯絡我們:

曾雨涵

haharain331@rsprc.ntu.edu.tw
02-3366-3366#55925