【doc】对海南岛南岸古珊瑚后报海温研究的几点看法

【doc】对海南岛南岸古珊瑚后报海温研究的几点看法 对海南岛南岸古珊瑚后报海温研究的几点 看法 l997年 第2期 I玺?两f岛Jr_-,{ 南海研究与开发 NANil^lY^NJIUYUK^仆, I997拒 6月 ;季 气复 /7一对海南岛南岸古珊瑚后报尸/7夕 海温研究的几点看法 竖盐固,__?I?-一 (中国科学院南坶海洋研究所.广=lll$t030t) 茎盛能一 t国家j孽洋局广=lll海佯蒴撮台.广=lll510300) 抽要海南岛南岸是研究古珊瑚后报古海温的理想场所之一.根据近海现今海温与珊瑚生 长率季节变化的特点-指出开展古珊瑚地化指标后报海面温度(SST)研究时.应尽可能采用 先进取样技术进行小样品取样,应开器珊瑚生长摸式研究.注意SST变化中散年平均值与气 候平均值的差值范围.建议重视近散百年冬季SST后报工作. 热带海洋的珊瑚礁以其对环境记录的准确性,样品的普遍性,定年的优越性引起了 国内外科学家的高度重视.其效果也得到一致赞同.在WCRP1993年推出的CLIVAR (ClimateVariabilltyandPredictability)研究计划中明确指出:在低纬度地区,应该使用珊 瑚资料重建年际到年代际的气候序列.近几年,珊瑚地化指标后报SST的研究工作进展 迅速,原困与SST是影响大气的重要海洋变量,也是气候变率的敏感指示器有关. 由珊瑚骨骼重建SST序列的方法大体上有3种:(1)分析密度带(DensityBand,简 记DB)宽度;(2)测量骨骼中同位索(O.51ac等)含量;(3)或测量骨骼中痕量元索 与钙的浓度比值(Sr/Ca,Ba/Ca,CdlCa.MgiCa等)从而建立后报SST温度计.方法 (2),(3)具有普遍意义.方法(I)只适用于部份海域.目前,用珊瑚骨骼Sr/Ca温度计 后报&ST的精度达到土0.2?,时间分辨率达到l一2星期. 我国科学研究人员经过多年努力,已初步了解了海南岛南岸及西沙群岛海域滨珊瑚 的生长率与年平均&ST的关系.建立了用DB后报年平均&ST回归方程,效果令人满 意.用DB法可后报出年际与年代际的SST序列,具有费用少,决捷和定年准确等优点, 缺点是难以钻取500a左右的连续岩芯和后报出季/月平均的SST变化.要后报出季/月 平均SST序列非开展bl'O,Sr/Ca温度计研究不可.目前我国有关单位正在朝这方面努 力.笔者通过综合分析,认为海南岛南岸是开展古珊瑚地化指标后报SST研究的理想场 所,指出开展该项工作技术方面应注意的几个问,以供同行参考. 1996—12—12收稿I1997—03-20收修改稿. ?17? l海南岛南岸是古珊瑚后报SST研究的理想场所 在开展古珊瑚后报SST研究方面,海南岛南部沿岸是全球理想地区之一.其优越条 件至少有5:(I)位处亚热带季风带与热带季风带之间,季风影响强烈.SST平均年较 差 达7.I?,珊瑚的DB清晰;(2)沿海的莺歇海和榆林有连续3O多年的定点实浏SST记 录.SST的观测精度达0.I?.每月定时进行3次.便于作同步对比分析,建立后报方程 和对后报结果进行检验;(3)本地带沿岸的年雨量只有IOO一1500ram.古珊瑚礁淋溶 的程度弱,珊瑚化石的矿物成分未发生质变;(4)有丰富的古珊瑚样品.本岸段有"C测 年为距今8000多年至1000多年的原生珊瑚礁,取样方便(为查阅方便起见,表i列出 部分原生珊瑚礁的地点与年代);(5)三亚近海有国家级珊瑚礁自然保护区,岸边有海洋 生物研究站,可为研究工作提供某些方便. 表l海南岛南部沿岸古原生珊瑚礁 地点(或佯品号)"c年代/距夸,-资料来源 西瑁岛西岸84Z0士ll52 小京懈北岸礁平台内绦8235士1052 东瑁岛束岸6345士l002 小京坶6060士1203 西瑁岛5950士l203 小京{荜5820士1203 西瑁岛5420士1203 西瑁岛5290士1203 鹿回头术尾蛉5I8O士l902 小东{孽北岸虫.争南50Z5士852 鹿目头木尾岭4930士l852 d,京海西岸砂规4800士"O2 鹿回头懈庄南500m4020士852 小宋拇391O士903 西J日岛3l00士903 三亚湾睡坪荷缴2300士904 东瑁5号'Dm一'1ISOO"i-7O3 鹿回头肆庄1379士l644 小束海l32O士903 2海南岛南岸近海现代SST与珊瑚生长率变化概况 海水温度是控制珊瑚生长和珊瑚礁地理分布的主要因素.海南的南岸近海SST变化 可用莺歌海站观测资料作代表.按世界气象组织(WMO)的建议,用该站1961--1990年 平均值(26.8?)作为现今$ST气候值.计算了年/月的SST均方差(s.D.),得出年平 均SST为士0.d?,3—9各月份为士0.5'C左右,10月份至次年2月份为士I.O一士I.2"C (表2). ?18? 表2196|--]990年莺歌海站各月SST均方差 月份I234S6789I10I11l121垒年 S.n/C1.121.100.53070O.460.53O.530540.5210.99l1.02Il-o010.37 莺歌海SST的年变程呈准正弦曲线(图1).1月份最低(22.6?),6和7月份最高 (29.7—29.6?),平均年较差7.1?.为便于比较.图1同时给出台湾南岸珊瑚礁区鹅銮 鼻SST年变程. 30 28 p \ 26 们 ? 24 月份 圈1SST的季节变化 A.骘瞅海IB鹅奎鼻 对海南岛南岸珊瑚生长率的研究迄今只完成几个样品,其中滨珊瑚样品Hx2—3的 1961--1990年平均生长率为10.45mm?a_..变化于9一l3mm?r之同[1】.根据其致密 纹形成于冬季,琉松纹形成于夏季的生长特点.可以推定其生长率在冬季<lmm?月一, 夏季?lmm?月一. 珊瑚的最适生长水温是25—29?.海南岛南岸近海的年平均SST比台湾省南部沿岸 近海高0.6?左右,但滨珊瑚的年平均生长率要比台湾南岸垦丁沿海约小4.5ram?a一. 这可能与前者的冬季SST较低,夏季SST过高(图1),导致珊瑚的最适生长季反而较台 湾南岸短有关,值得抽样分析时注意. 3珊瑚地化指标后报SST研究中值得注意的几个问题 3.1应尽可能采用先进取样技术进行小样品取样 传统的珊瑚骨骼小样品取样是用直径lmm的牙科钻,沿珊瑚最大生长轴线方向作 前后连接顺序取样,或按每年等距离取4个样嘞.因为珊瑚在冬季的生长率<lmm? 月一?夏季?lmm?月,,若用直径lrnrn牙科钻取样再算平均.则得出的年平均SST会 ?l9? 困不等权而导致较大误差,所以应尽量采用钻孔直径0.5ram以下的取样设备. 3.2应开展珊瑚生长模式研究 如何将详细的时间参数对应到各个珊瑚样品点,是高分辨率分析中非常重要而又不 易解决的问题.在目前世界上尚没有成熟的方法之前.台湾学者"用正弦生长模式推算生 长率季节变化的做法值得借鉴.其表达式为 一 +{sin(2?Xt+))O) 积分后得 乩=岛+--JL-{+))(2)'?. Xcos(2~Xt 式中f为时间;为珊瑚骨骼在时问为t时的瞬间生长速率;丘l代表珊瑚骨骼在时间 为E时成长的长度位置;风为珊瑚该年年成长宽度;d是用来消除珊瑚虫组织层相位差的 参数;蜀为环境对珊瑚成长的外力困子. 图2为式(1)的模式图.计算时假设珊瑚年生长速率为定值,最快生长速率发生在 夏天(=】.5?). 量 t/a 图2正弦数的珊瑚成长模式示意图 (据文献6囤2A) 0 分析得出台湾南岸垦丁地区l988—1990年滨珊瑚平均生长率为1.5—1.7cm? a-.,高生长率在7—9月份为1.8—2.0cm?a-.,最低值为l一3月份仅1.0cm?a,, 1)ShemCC.LeeL^.DalCFet?lmp|o卅sub~mpllnBmelhodfor啊OBc月kdH哪awldet~dledgtow~i~lttern orporite~cora1.Pr呲?4ahTalwanConferenceofCoralReefBiology.inprem. ? 2O? 相当于年均值的0.6—0.7倍.按此比例计算则海南岛南岸冬季的滨珊瑚生长率只有 0.6—0.7cm?a,.即冬季的lmm密度带宽相当于1.5一1.6个月的生长量. 新近,G.M.WellingtonU'~研究赤道东太平洋Galapag?群岛3个地点,3个品种活珊 瑚199l一1995年生长率的季节差异.得出平均值冷季为1.0ram?月,.暖季为1.67mm ? 月一.冷季为暖季的0.6倍,再次说明改进小样品采样技术十分重要. 3.3应注意SST序列中数年平均值与气候值的差值范围 Sr/Ca比温度计的精度虽然很高(士0.2"C),但所需的研究费用十分昂贵.文献中用 此方法后报出来的SST序列长度仅为3—4年r或5—6年['.….出于近2000年来百/ 千年尺度上的SST变化范围仅士l一2?,显然,我们不能简单地把后报得到的3一d年或 5—6年SST平均值与现今气候值直接进行比较,从而作出百/千年尺度的古海温比现今 高或低多少度的结论.必须分析现代SST的数年序列均值变动范围,结合样品抽样技术 与分析技术的精度,才有可能作出令人信服的结论. 3.4建议重视冬季SST后报研究 南海北部冬季的SST均方差达1—1.2"C(表1).季平均SST存在准同步变化,且 SST的高低与冬季风的强弱呈显着负相关".南海北部冬季SST异常与广东省南部前汛 期(4—6月)雨量及长江中下祷汛期雨量有密切关系I'az,J日.若能建立高分辨率的近数百 年,近2000年来的冬季SST序列,可以为未来数十年旱涝变化趋势的超长期预测提供重 要依据. 笔者分析了莺歌海站月平均,季平均,7周平均3种SST序列(资料略)的变化特点, 发现三者之间存在准同步变化趋势,作为一个例子,图3给出1961--1994年冬季平均 SST与一年中最低温周前后共7周平均SST的变化趋势.图3中两曲线的相关系数为 0.913.这表明.只要定年与小取样准确,用珊瑚骨骼地化指标后报高精度的冬季SST序 列是有希望的. 图3莺歌海站冬季SST变化趋势比较 ^冬季(12一攻年2月份)平均IB.7周平均 ? 2l? 1聂宝符,琼特同 (1)t59—66 2黄镇国.李平日 l78—194 9 lO l1 l2 l3 参考文献 粟美执等.近百年来南拇置部疆瑚生长率与拇面龃度变化的关系.中国科学(D辑),ISe6?2I 张仲英等华南晚更新世以来的拇平面变化.见:中国海平面变化.北京拇徉出版社-1986 丘世钧.难坪发育与海平面变亿.见t中国搏平面变化.北京:拇徉出版社,2O5—2I2 聂宝符.五千年来南海海平面的研究第四纪研究+1999-(1):8O一85 sl蝴cT.ColeJuliaE.DavidW一.~/ace删nwrbb9时?lGslapa~f姗1936—1982ICa.brat[onot 毫eomIc-Itracet~c计?kpaleacr.ano~a曲y1992.1(5)l563--587 Wellin&~l0M.DunRB.andM甘l嘶0.CalibraUenof_【曲l.oxygenbol0pes~.atur.inG卫hpa0呻?rIh. 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