理解海水pH（pHsw）的自然变率对于预测海洋酸化的发展进程非常关键。气候系统的内部变率，例如厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、印度洋偶极子（IOD）、太平洋十年间涛动（PDO）、北大西洋涛动（NAO）和大西洋多年代际振荡（AMO）等，在不同的时间尺度驱动着pHsw的变化。例如，ENSO是赤道太平洋表层海水CO₂系统年际变率的重要来源，而在年代际至多年代际尺度，PDO、NAO和AMO在各自海域影响着碳循环。然而，现有的pHsw观测记录在时间和空间尺度上都存在局限性，限制了我们进一步理解这些气候变率在长时间尺度对海洋CO₂系统的影响，以及这些气候影响在空间尺度的异同。珊瑚骨骼硼同位素组成（δ¹¹B）是重建pHsw的经典指标，能够提供长达几百年的连续记录，从而有助于理解气候变率模式如何调控pHsw。但需要注意的是，珊瑚δ¹¹B首先反映的是内部钙化流体pH（pHcf），其受到海水pHsw和珊瑚生物调控两方面的作用。因此，在理解珊瑚δ¹¹B-pH重建记录时，还需要考量其中的生物信号。

近日，中国科学院广州地球化学研究所博士后康慧凌在陈雪霏副研究员、邓文峰研究员和韦刚健研究员的指导下，集成分析了全球珊瑚δ¹¹B-pH_cf记录，以探讨珊瑚礁pH_sw与气候变率的关系。研究首次揭示，泛热带尺度珊瑚δ¹¹B-pH_cf记录大多呈现出与大西洋多年代际振荡（AMO）有关的多年代际变化，并通过评估认为这主要反映的是AMO对珊瑚礁海水pH_sw的作用，而非对pH_cf中生物信号的影响。结合地球气候系统中与pH_sw变化以及AMO有关的海洋和大气过程，该研究进一步提出海表风速以及与热带辐合带（ITCZ）经向迁移有关的水文环境变化是AMO和珊瑚礁pH_sw关系的关键媒介因素。该研究为大西洋对泛热带海洋CO₂-碳酸盐系统的影响提供了新的见解，并对预测海洋酸化对珊瑚礁的潜在影响具有重要意义。

图1 全球热带珊瑚δ¹¹B记录分布

图2 珊瑚δ¹¹B记录和AMO指数的比较

图3  AMO指数、海表温度SST、珊瑚δ¹⁸O和珊瑚δ¹¹B-pH_cf之间的比较

图4  AMO指数、海表风速和珊瑚δ¹¹B-pH_cf之间的比较 

该研究获得了国家重点研发（23YFF0804801）、中国科学院战略性先导科技专项（XDB40010300）、国家自然科学基金（42273009）、中国科学院青年创新促进会（2021352）、广州市基础与应用基础研究基金（2024A04J4830）以及中国科学院广州地球化学研究所“涂光炽优秀青年学者”计划（TGC202205）等项目的资助。研究成果近期发表于国际权威期刊《Quaternary Science Reviews》。

论文信息：

Kang H. (康慧凌), Chen X. (陈雪霏)*, Deng W. (邓文峰), Chen T. (陈天宇), Cai G. (蔡观强), Wei G. (韦刚健) (2024), Imprints of Atlantic Multidecadal Oscillation on pantropical seawater pH inferred from coral δ¹¹B records, Quaternary Science Reviews, 344, 109003. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2024.109003.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2024.109003