来自阿拉伯海东南部拉克沙群岛（Lakshadweep Archipelago）的一种黄色孔珊瑚（Porites lutea）在125年（1879–2003年）内的季节性δ18O变化记录

《Journal of Marine Systems》：A 125 years (1879–2003 CE) record of seasonal δ18O changes in a Porites lutea coral from the Lakshadweep Archipelago, southeastern Arabian Sea

本研究通过分析印度洋东南部拉克沙德维普群岛两种活体大块珊瑚的δ1?O记录（1879-2003年），揭示区域气候变迁规律。发现珊瑚δ1?O与海表温度（SST）呈显著负相关，存在百年尺度递减趋势，与ENSO事件引发的温度波动密切相关，并证实季风期海水温度下降2-3℃。研究建立了δ1?O与SST的定量关系模型，为印度洋区域气候重建提供高分辨率数据支撑。

　　

瓦西姆·拉扎（Waseem Raza）|赛义德·马苏德·艾哈迈德（Syed Masood Ahmad）|桑托什·库马尔·贝贾（Santosh Kumar Beja）|黄春媛（Chun-Yuan Huang）|沈传洲（Chuan-Chou Shen）|E.V.S.S.K. 巴布（E.V.S.S.K. Babu）

印度海得拉巴乌帕尔路（Uppal Road）的CSIR-国家地球物理研究所（CSIR-National Geophysical Research Institute），邮编500 007

摘要

我们提供了来自两种大型活珊瑚Porites lutea的核心的高分辨率δ¹⁸O记录，时间跨度为公元1879年至2003年，以了解阿拉伯海东南部的区域气候变化。年龄模型是通过年轮计数和U-Th测年技术建立的。

结果显示，δ¹⁸O值在?5.45至?4.41‰之间，并在整个125年期间呈现出每月递减的趋势，这与仪器记录的海表温度（SST）逐渐升高相吻合。最近几年的珊瑚δ¹⁸O值显著下降，这与印度洋已发表的珊瑚δ¹⁸O记录一致，表明温度上升速度较快。任何给定年份中，δ¹⁸O值最低出现在夏季高峰期，而最低出现在西南季风（SW）高峰期。季节性δ¹⁸O振幅大多在0.6–0.7‰之间，表明西南季风期间海表温度（SST）下降和海表盐度（SSS）上升的共同作用。使用珊瑚δ¹⁸O数据和扩展重建海表温度（ERSST）数据，对三个不同时间段（1879年至1924年、1939年至1958年和1988年至2003年）进行了普通最小二乘线性回归（OLS）分析，得到的方程分别为：δ¹⁸O = ?0.24 (±0.01) × SST (°C) + 1.9 (±0.32)、δ¹⁸O = ?0.29 (±0.01) × SST (°C) + 3.5 (±0.48) 和 δ¹⁸O = ?0.25 (±0.02) × SST (°C) + 2.4 (±0.63)。珊瑚记录显示δ¹⁸O值呈阶梯式下降，并在强厄尔尼诺-南方涛动（El-Ni?o Southern Oscillations）年份δ¹⁸O信号减弱。

引言

大型活珊瑚是研究过去几个世纪海表水季节性、年度和十年变化的极佳档案（Shen等人，1996年；Gagan等人，2000年；Linsley等人，2008年；DeLong等人，2013年；Brenner等人，2017年；Lin等人，2024年）。Porites珊瑚中的稳定碳（δ¹³C）和氧（δ¹⁸O）同位素由于其高生长速率（10–20毫米/年）而提供了区域气候变化的月度尺度记录（Cole等人，1993年；Felis等人，2003年；Zinke等人，2004年；Raj等人，2022年；Pereira等人，2024年）。在海水δ¹⁸O几乎恒定或SST季节性变化较大的地区，珊瑚δ¹⁸O值可用于构建过去的温度模式（Charles等人，2003年）。关于安达曼群岛和拉克沙德韦普群岛等印度边缘地区的珊瑚的同位素和微量元素研究相对有限（Chakraborty，2006年；Sagar等人，2016年；Beja等人，2024年及其中的参考文献）。先前发表的拉克沙德韦普群岛Porites物种的δ¹⁸O记录揭示了珊瑚δ¹⁸O与海表温度（SST）之间的直接联系（Chakraborty和Ramesh，1993年，Chakraborty和Ramesh，1997年；Chakraborty，2006年；Ahmad等人，2011年，Ahmad等人，2014年；Raj等人，2022年）。最近发表的来自印度洋赤道地区一个马尔代夫岛屿的Porites物种的δ¹⁸O时间序列也表明，珊瑚骨骼δ¹⁸O值主要受SST变化控制，而非海表盐度（SSS）（Lin等人，2024年）。

拉克沙德韦普群岛由阿拉伯海东南部的几个小岛组成，位于北纬8–12°和东经72–74°之间，是研究最少的珊瑚环礁之一。这些岛屿及其周围海水的物理环境和化学成分的巨大变化主要是由季风引起的上升流和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）等偶发事件引起的（Roxy等人，2014年；Nair等人，2023年）。由于厄尔尼诺引起的温度压力，拉克沙德韦普群岛的珊瑚发生了大规模白化事件（Arthur，2000年；Vivekanandan等人，2008年）。西南季风期间SST下降2–3°C与该地区水柱的上升流有关。在表层水域进行的海洋学调查显示，6月至9月存在寒冷、营养丰富且缺氧的水。因此，Porites物种在季风月份的季节性带状结构显示出比夏季和非季风时期更大的δ¹⁸O值（Naqvi，1996年；Ahmad等人，2014年；Raj等人，2022年）。早期发表的过去50–60年Porites物种的δ¹⁸O、δ¹³C和Sr/Ca记录显示了温度压力对其生长率的影响（Ahmad等人，2014年；Sagar等人，2016年）。拉克沙德韦普地区Porites compressa的25年δ¹⁸O时间序列显示，在西南季风期间SST显著下降（Chakraborty和Ramesh，1997年）。另一个来自该地区的37年高分辨率δ¹⁸O记录显示了季风引起的表层海水SST变化（Raj等人，2022年）。然而，由于缺乏长芯样本，该地区缺乏长达一个世纪的高分辨率珊瑚记录。在这里，我们尝试研究过去一个世纪全球变暖、季风引起的上升流和偶发异常升温事件对Porites珊瑚δ¹⁸O的影响。

材料与方法

2003年3月，通过水下钻探从卡瓦拉蒂岛（Kavaratti Island）的潟湖中采集了两个大型Porites lutea珊瑚核心（图1）。钻探在低潮时进行，沿着大型Porites珊瑚块的生长轴进行。从一个孔中总共取出了八块样本（KAV-IV）。由于最上部的样本在钻探过程中部分损坏，因此从同一Porites珊瑚块中又钻取了一个较短的核心，以代表近年来的数据。

结果与讨论

较小的核心（KAV-IV-1）的平均生长速率为每年20毫米，而较长的核心（KAV-IV）由七块样本组成，整体生长速率为每年18毫米。这种生长速率的差异可归因于较长核心中间部分的相对较低生长速率（每年13毫米），可能是由于成岩作用（通过X射线摄影和不一致的δ¹⁸O值揭示）。因此，未考虑这部分较长核心的δ¹⁸O数据。

结论

来自拉克沙德韦普群岛卡瓦拉蒂岛的活大型Porites lutea的高分辨率δ¹⁸O记录显示了明显的季节性δ¹⁸O波动。基于珊瑚δ¹⁸O的海表温度（SST）记录表明，Porites lutea忠实地记录了研究地点的季风引起的冷却现象。珊瑚δ¹⁸O的年内、年际甚至百年变化主要由SST控制。研究地点的珊瑚δ¹⁸O与仪器测得的SST之间存在直接和反向相关性。

作者贡献

瓦西姆·拉扎（Waseem Raza）：负责野外工作；样品制备和氧同位素分析；数据解释及初稿撰写。赛义德·马苏德·艾哈迈德（Syed Masood Ahmad）：监督珊瑚钻探活动以收集样本，指导分析工作，获取U-Th测年数据，并参与手稿撰写。桑托什·库马尔·贝贾（Santosh Kumar Beja）：参与实验室工作。黄春媛（Chun-Yuan Huang）、沈传洲（Chuan-Chou Shen）：通过U-Th测年技术提供子样本的年代数据，并提出建议。

未引用参考文献

《气候研究与服务》（Climate Research and Services），2025年

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：

赛义德·马苏德·艾哈迈德（Syed Masood Ahmad）表示获得了台湾国立大学的财务支持；赛义德·马苏德·艾哈迈德（Syed Masood Ahmad）还表示获得了印度地球科学部的财务支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢海得拉巴CSIR-国家地球物理研究所的所长提供的分析设施。通讯作者（SMA）感谢印度地球科学部（MoES）为在卡瓦拉蒂岛进行珊瑚钻探活动提供的财务支持，以及伊斯梅尔·科亚博士（Dr. Ismael Koya）及其同事的支持。通讯作者还感谢台湾大学提供的资金和支持。