全球变化背景下西沙珊瑚礁区碳循环及其对海洋酸化的响应

Quantification of atmospheric CO2 controls is a high scientific priority because of the ecological and economic consequences of rising atmospheric CO2 levels. Currently about 1.5±0.4×1014 mol CO2 is absorbed by the ocean every year making it the largest sustained sink of excess atmospheric CO2 resulting from fossil fuel burning. Widely-distributed coral reefs in tropical oceans have long played an important role in global ocean carbon cycle. And coral reefs have been identified as critical sites of some global ocean carbon cycle research programs. This program will investigate air-sea CO2 flux at Yongxing island of different seasons and years, and then intergrate all the time-series pCO2 data to evaluating the contribution of coral reefs to carbon budget of the South China Sea. And this program will also plan to analyze and integrate coral skeletal calcification rate of multi-samples to construct a statistically significant and representative pattern of coral growth in the Xisha Islands, and discuss the relation between coral growth and atmospheric CO2, and will at last answer whether coral growth in the Xisha Island had been influenced by rising CO2 and the influence degree. The results will present an important scientific basis for futural prediction of coral reef in the South China Sea.

在大气CO2的浓度快速增长的背景下，海洋作为大气CO2库增量的最大汇而受到广泛关注，而珊瑚礁作为生产力水平最高的海洋生态系统之一，其碳循环是全球海洋碳循环的关键环节，多项全球性海洋碳循环计划将珊瑚礁区列为重点区域之一。目前，对南海珊瑚礁区碳循环的研究只有少许礁区海-气CO2交换的调查，而对碳酸盐沉积的研究则极为缺乏。珊瑚礁区海气CO2交换及钙化沉积分别是CO2在海-气界面和海水-沉积物界面间转化的主要过程，通过海-气CO2交换和珊瑚骨骼钙化率的研究，探讨珊瑚礁碳循环对大气CO2的贡献，构建珊瑚生长模式，通过钙化率变化及现场监测的海水文石饱和度变化与大气CO2浓度变化间的关系，分析海洋酸化对珊瑚礁的影响及影响强度,为预测南海珊瑚礁未来发展提供重要科学依据。

珊瑚礁区碳循环过程是海洋碳循环的重要组成部分，在全球变化背景下，弄清珊瑚礁区碳循环过程至关重要，同时，大气CO2持续上升引起的海温上升和海水酸化对珊瑚生态系统可能带来潜在的威胁，因此，有必要在研究珊瑚礁区碳循环的同时研究珊瑚生态系统对大气CO2上升的响应。本项目研究了南海西沙珊瑚礁区，对该区域珊瑚礁区的海-气CO2通量及其分布特征进行了调查研究，显示该珊瑚礁区为大气CO2的源。分析了西沙及南海其它海域的珊瑚骨骼生长率，构建了相应的生长序列，进一步的分析表明，大气CO2浓度持续上升引起的海温上升与珊瑚生长存在非线性关系，并基于这种非线性关系对南海珊瑚未来的生长趋势做了预测，认为未来百年南海表层水温继续上升，珊瑚的生长速率会明显下降。研究结果为评估南海珊瑚礁区碳收支提供了数据支撑，并为全球变化背景下南海珊瑚的生长发育进行了风险评估。