基于卫星遥感的大堡礁2021年未验证大规模珊瑚白化事件分析：热应力监测与生态影响评估

这篇研究通过NOAA珊瑚礁监测计划（CRW）的5公里分辨率卫星热应力产品（DHW≥4°C-weeks），结合有限实地调查数据，证实2021年大堡礁北部（GBR）存在区域性大规模珊瑚白化事件。研究揭示了1986-2024年间GBR白化频率从每1.5年一次加速至近年度发生的趋势，验证了卫星监测在缺乏实地验证时的可靠性，为全球珊瑚礁应对气候变化的监测体系提供了关键方法论支撑。

　　

卫星遥感揭示大堡礁热应力与珊瑚白化的强关联性

Abstract
澳大利亚大堡礁（GBR）自1998年首次记录大规模珊瑚白化事件以来，热应力事件频率显著增加。2016-2024年间已发生五次确认的大规模白化事件，其中2021年北部GBR事件因缺乏系统调查而未被充分记录。研究通过NOAA珊瑚礁监测计划（CRW）的5公里分辨率卫星数据，发现2021年北部GBR 67%区域达到白化级热应力（4°C-weeks），与历史确认事件程度相当。蜥蜴岛的实地观察进一步证实浅层和深层珊瑚群落存在＞50%覆盖率的部分或完全白化。

Introduction
截至2024年，GBR已发生七次确认的大规模白化事件（1998、2002、2016、2017、2020、2022和2024年）。NOAA CRW的度热周（DHW）产品通过12周累积热应力（Coral Bleaching HotSpots）监测，其4°C-weeks阈值被证实与GBR显著白化相关（2016年白化率在DHW≥4区域达93%）。2021年北部GBR的热应力空间分布与历史事件相似，但因资源限制未进行全面调查。

Methods
研究采用NOAA CRW每日5公里分辨率数据，定义每年11月1日至次年6月30日为监测窗口。蜥蜴岛两个站点（4-6米和10-12米深度）通过1×1米样方和永久样地记录珊瑚白化等级（1-6级）。统计模型采用二项广义线性模型（GLM）分析DHW≥4的珊瑚礁像素比例差异。

Results and discussion
Degree Heating Week与大规模白化的相关性
2016-2022年确认事件中，DHW≥4区域与实地观测白化的相关性达88%。2021年北部GBR的DHW≥4范围（66.8%）显著高于非白化年份（p=0.045），与2016-2024年事件无统计学差异（p=0.825）。值得注意的是，2020-2022年北部GBR连续三年经历DHW≥4，其中2022年79%调查区域仍出现白化，反驳了"热适应"假说。

未验证事件的对比分析
2021年北部GBR的DHW≥6和≥8比例分别为29%和3.1%，虽低于2016年（64.2%），但仍是卫星记录（1986-2024）中非确认事件的最高值。蜥蜴岛在2021年3月记录到4.92°C-weeks峰值时，＞50%硬珊瑚和10-25%软珊瑚出现部分或完全白化（图4）。

热应力监测的替代方案
NOAA CRW区域虚拟站在2020年12月即预警北部GBR白化风险。2021年1月DHW突破8°C-weeks（Alert Level 2），2月达11.34°C-weeks峰值。相比传统调查，卫星数据能捕捉早期热应力信号，如2021-2022年夏季33.5%GBR区域在12月即出现HotSpots≥1°C的异常升温。

Conclusions
研究证实2021年北部GBR构成第八次大规模白化事件，且2016-2024年白化频率升至每1.5年一次。卫星监测在缺乏实地数据时仍能有效评估热应力影响，但需注意亚致死白化对珊瑚生长、繁殖和疾病易感性的长期影响（如生殖输出减少50%）。随着年度白化风险加剧，持续优化DHW阈值与珊瑚群落响应关系将成为未来研究重点。