大约4100年前，巴拿马的珊瑚礁剧烈崩塌，并在接下来的2500年里停止生长。一位佛罗里达州的研究生、她的导师和一个研究团队对此感到好奇，着手探究其原因。
通过分析从巴拿马周围太平洋多个地点采集的六个珊瑚礁岩芯的化学特征，科学家们发现，与我们今天所称的拉尼娜现象相关的极端天气事件引发了珊瑚礁的崩塌。一系列类似于厄尔尼诺现象的事件在接下来的两千年里持续抑制着珊瑚礁的生长。
“最终导致这些珊瑚礁崩塌的是这些极端事件发生的极端频率，” 劳伦·托特说，她在佛罗里达理工学院读研究生时进行了这项研究。
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本研究于本周发表在《自然-气候变化》杂志上，研究表明，在珊瑚礁崩塌时，水温非常低，降雨量增加，该地区上升流更强。
托特说，使用历史记录来确定珊瑚礁的环境阈值——它经历并幸存下来的条件范围，以及哪些条件会将其推过临界点——可以帮助科学家预测当前气候变化改变的条件可能给珊瑚礁带来怎样的危险。
“这是我们研究珊瑚礁和气候变化的长期反应的最佳方法，即研究这段历史记录，”她说。
托特补充说，珊瑚研究人员经常忽略气候变化与珊瑚礁长期健康之间的联系。
“我们可以测量气候变化的即时影响，”她说。“我们可以看到珊瑚白化、pH值变化的一些影响、珊瑚疾病的增加，但我们还无法预测这将如何随着时间推移而转化。”
达到温度极限？
对珊瑚化石的化学分析表明，温度是珊瑚礁崩塌的关键原因。托特说，随着气候变化导致海洋变暖，我们有可能正在接近一个温度上限阈值。
斯克里普斯海洋学研究所的海洋学教授杰里米·杰克逊说，利用历史记录来更好地了解我们未来将面临什么，对于珊瑚礁来说可能是有效的，因为相对于其他海洋生态系统，珊瑚礁特别容易受到气候和海洋学变化的影响。杰克逊同时也是位于巴拿马的史密森尼热带研究所的高级科学家。
但他警告说，像巴拿马的珊瑚礁这样的东太平洋珊瑚礁与大堡礁或加勒比海珊瑚礁截然不同，因此从巴拿马珊瑚礁数据中得出的结论不一定能推广到全球的珊瑚礁。
巴拿马珊瑚礁一直都是“边缘珊瑚礁”，这意味着它们多样性低且孤立。该地区的珊瑚礁经历了巨大的潮汐范围——平均每天20英尺。这使得沉积物悬浮在水中，导致水变得浑浊，不利于珊瑚礁生长。
然而，它们的地理位置确实意味着它们有一个优势。
“对于ENSO变化，这些珊瑚礁就像煤矿里的金丝雀，” 杰克逊说。
厄尔尼诺-南方涛动，即ENSO，是东-中太平洋赤道地区形成的暖海水与大气之间温度变化的周期。拉尼娜通常被称为ENSO的冷位相，厄尔尼诺被称为暖位相。根据哥伦比亚大学国际气候与社会研究所的网站，这些与正常海面温度的偏差不仅对海洋过程产生重大影响，也对全球天气和气候产生重大影响。
巨大的知识 gap 仍然存在
气候变化将如何影响ENSO周期是一个复杂且在科学家中存在争议的课题，但2014年1月发表的一项研究发现，尽管厄尔尼诺现象的总数预计将保持不变，但超级厄尔尼诺现象的数量可能会增加一倍。这些周期可能对珊瑚礁生态系统是灾难性的。在上一次1997-98年的大型厄尔尼诺现象期间，全球16%的珊瑚消失了，其中像马尔代夫这样的一些国家损失了高达90%的珊瑚礁。
佐治亚理工学院地球与大气科学学院副教授兼新论文的合著者之一金·科布说，研究人员现在了解了珊瑚礁崩塌期间发生了什么，但他们仍然不确切知道为什么珊瑚礁会以如此持久、戏剧性的方式做出反应。
“我们正在看一本200页的书，但我们只有10到20页，”她说。“从我们对现代珊瑚礁生态学的了解来推断，变化，无论是热还是冷，都可能导致白化事件和压力。”
托特和科布都表示，现在使用这项研究来预测未来全球珊瑚礁的崩塌还为时过早，但这“温和地提醒人们，过去发生的事情可能在未来再次发生。”
“这确实发生过，并且是由于与凉爽、持续的改变条件相关的变化而发生的，而未来的珊瑚礁将遭受剧烈的变化，” 科布说。“这是一个推断出的降温；展望未来，我们看到的是升温。”
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