确定安达曼和尼科巴群岛周边珊瑚礁受海表温度变率和厄尔尼诺现象影响所产生的热胁迫与白化风险

《Regional Studies in Marine Science》：Identifying the Thermal Stress and Bleaching Risks associated with Sea Surface Temperature Variability and El-Nino on Coral Reefs Surrounding the Andaman and Nicobar Groups of Islands

　　

摘要

珊瑚礁为全世界数百万人提供了众多生态和社会经济服务。然而，珊瑚礁生态系统受到海表温度 (SST) 升高及相关气候变化的威胁。因此，了解珊瑚礁健康的近期风险及热压力的驱动因素至关重要。本研究利用长期的遥感热应力指标及其与厄尔尼诺 - 南方涛动 (ENSO) 的关联，以了解安达曼和尼科巴群岛组珊瑚礁的相关风险。观察到最大海表温度 (SST) 和海表温度距平 (SSTA) 的年度趋势显著增加 (p = 0.0003)，速率为 0.016°C – 0.027°C yr^-1。符合白化风险的热应力发生情况显示出显著的空间变异性：2002 年和 2018 年的事件局限于安达曼地区，而 2013 年和 2022 年的事件则局限于尼科巴地区。相比之下，2010 年、2014–2016 年和 2024 年的事件与高热应力和全球大规模白化事件重合，影响了两组岛屿。DHW 和 HotSpot 范围的频率增加表明，与研究期的前十年 (2001-2010) 相比，研究期后期 (2011-2025) 的白化风险更高，这种持续存在将在不久的将来导致白化风险增加。此外，滞后皮尔逊相关分析显示，安达曼地区第 90 百分位最大 SST 距平与 NINO 3.4 指数之间存在中等正相关关系，滞后约为 5 个月，相关系数 r = 0.35；尼科巴地区 r = 0.39 (均 p < 0.001)。而 DHW 在两个地区均表现出滞后 6 个月的峰值相关 (均 p < 0.001)。这些热应力指标表明，东印度洋对全球气候强迫经历了延迟的区域响应。这些发现突出了珊瑚礁系统在放大的气候变化影响下的脆弱性，并强调了监测和管理策略的必要性。

引言

气候变化日益被视为全球珊瑚礁生态系统的主要威胁，主要通过海表温度 (SST) 上升、海洋热浪频率增加以及海气相互作用的变化 (Wilhelmsson, 2000)。除了这些重大威胁外；沉积、径流、沿海开发和栖息地修改等人为活动已成为珊瑚礁生态系统可能的威胁 (Ranjan et al., 2023, Gan et al., 2021, Loh et al., 2018, Saravanan et al., 2017, Saroj et al., 2016, Kulkarni et al., 2008, SAC, 2003, Hoon, 1997, Pillai, 1996, World Wide Fund, 1992)。在过去几十年中，珊瑚礁见证了在海洋温度上升以及厄尔尼诺和印度洋偶极子 (IOD) 等全球和局部海洋环流调节的耦合效应下，越来越频繁的海洋热浪 (Shabani et al., 2025)。安达曼和尼科巴群岛的珊瑚礁对这些变化特别敏感，因为它们的热环境受大尺度气候变化和区域海洋过程耦合影响调节 (Majumdar et al., 2018, Pandolfi, 2015, Couce et al., 2013, Poloczanska et al., 2013, McClanahan, 2002)。

珊瑚白化是对热应激的生理反应，珊瑚将其共生虫黄藻排出或失去共生体，从而导致色素丢失和珊瑚组织变白。尽管白化可由多种环境应激源引发，但升高的 SST 距平仍然是区域和全球尺度的主要驱动因素 (Moreno et al., 2020, Glynn, 1993, Glynn, 1984)。白化的严重程度取决于热暴露的幅度和持续时间、绝对温度、温度变化速率以及珊瑚群落的生理历史和适应化能力 (Hedley et al., 2016, Plass-Johnson et al., 2015, Baker et al., 2008, Pillai and Jasmine, 1989)。因此，诸如升温度周 (DHW) 等热应力指标，通过整合异常高 SST 的幅度和持续时间，已被广泛用于量化白化级别的热应力并确定区域白化阈值 (Arora et al., 2021b; Van et al., 2013; Berkelmans, 2002)。

海洋变暖的加剧伴随着大规模珊瑚白化 (MCB) 事件频率、空间范围和严重程度的增加 (Arora et al., 2021a)。主要的全球白化事件发生在 1998 年、2010 年、2014–2017 年和 2023–2025 年，其中最近一次事件代表了全球记录的最广泛白化事件，影响了世界约 84.4% 的珊瑚礁 (NOAA Coral Reef Watch, 2026; Arora et al., 2019; Arthur, 2000; Wilkinson, 2004)。预计白化事件将在未来几十年增加，气候模型预测到 2040 年，超过 50% 的世界珊瑚礁将每年经历白化 (Hedley et al., 2016; Van et al., 2013; McWilliams et al., 2005)。这些事件的发生和严重程度不仅仅由 SST 控制，而是反映了长期变暖、ENSO、IOD 和区域海洋过程之间的相互作用 (Toth et al., 2012, Brown, 1997)。因此，白化的空间表现形式在不同礁区之间差异很大，包括东热带太平洋、印度洋、加勒比海、夏威夷群岛和大堡礁 (Jhajhria, 2021, Brown et al., 2019, Plass-Johnson et al., 2015, Reaser et al., 2000)。持续变暖预计将进一步减少白化事件之间的间隔，可能限制珊瑚恢复并增加热带礁系统出现经常性年度白化条件的可能性 (Hedley et al., 2016; Van et al., 2013; McWilliams et al., 2005)。

A&N 群岛经历了反复的珊瑚白化，自 20 世纪末以来就有大量白化记录 (Pillai, 1986, Arthur, 1996, Ravindran et al., 1999)。该群岛在北印度洋的地理位置使其珊瑚礁暴露于区域海洋变率以及大尺度气候强迫之中。因此，持续或反复的热异常可能代表珊瑚白化风险和礁区恢复力的重要控制因素，特别是当连续热应力事件之间的间隔不足以进行生态恢复时 (Hughes et al., 2018)。尽管这些礁区具有生态重要性且有反复白化的证据，但早期关于 A&N 群岛珊瑚白化事件的研究大多针对特定事件，且缺乏针对 SST 趋势及其与区域尺度 ENSO 强迫的时间滞后关系的全面多十年统计分析。

因此，本研究利用长期卫星观测数据和气候指数，调查 A&N 群岛的多十年 SST 变率和热应力特征。除了量化 SST 和与白化相关的热应力的时间变化外，本研究还考察了区域热异常与 ENSO 变率之间的滞后关系。这种综合方法旨在确定 A&N 珊瑚礁热环境的长期变化，评估大尺度气候强迫的影响，并增进对支配区域珊瑚白化风险的气候控制因素的理解。

章节片段

研究区域

印度海岸线长约 11,098?公里，珊瑚礁覆盖面积为 2375 平方公里 (Survey of India, 2025, Mondal et al., 2012)。礁体形成主要局限于四个主要区域，即安达曼和尼科巴群岛组、拉克沙群岛、坎贝湾和曼纳湾 (Ranjan et al., 2023, Jocelyn, 2022)。A&N 群岛跨越北纬 6.45? 至 13.41? 和东经 92.12? 至 93.57?。A&N 群岛组被安达曼

物理参数的时间趋势

对安达曼和尼科巴群岛组周围区域的 SST 长期时间分析显示温度呈正向增加趋势。2001 年至 2025 年期间，安达曼和尼科巴的 SST 稳步上升，速率为 0.02°Cyr^-1 (图 2a)。在此期间，安达曼记录到的最大 SST 平均值为 29.19°C，尼科巴为 29.09°C；而记录到的最低温度平均值在安达曼为 28.04°C，尼科巴为 28.34°C。海洋

讨论

在过去二十年中，A&N 群岛的礁区经历了连续的热应力事件，恢复间隔不断缩短。2001-2025 年期间的 SST 分析显示该区域持续变暖，估计增加速率为 0.02°Cyr^-1 (0.2°C decade^-1)。珊瑚白化主要与暴露于异常升高的 SST 有关，尽管反应的幅度也取决于热暴露的持续时间、温度

结论

本研究表明，2001–2025 年期间安达曼和尼科巴 (A&N) 群岛呈现持续变暖趋势，SST 以约 0.02 °C yr?1 (0.2 °C decade?1) 的速度增加。升高的 HotSpot 和 DHW 条件的反复出现表明珊瑚礁暴露于与白化相关的热应力的风险增加。在研究期间，记录了七个具有白化风险的明显事件 (2002, 2010, 2013, 2014-2016, 2018, 2022, 和 2024)，升温度

资助声明

本研究未从公共、商业或非营利部门的资助机构获得任何特定拨款。

未引用的参考文献

(Ampou et al., 2017, Anon, n.d, Anon, n.d, Anon, n.d, Bahuguna et al., 2008, Bhatt et al., 2012, Hoegh-Guldberg, 1999, Hoegh-Guldberg et al., 2009, Van Hooidonk et al., 2013, Joshi et al., 2014, Kendall, 1975, Lix et al., 2016, Mann, 1945, Marimuthu et al., 2017, Misra et al., 2024, Nicholls et al., 2007, Parry, 2007, Phongsuwan and Chansang, 2012, Spalding et al., 2017, Srivastava, 2012, Stat et al., 2008, Yadidya and Rao, 2022)

CRediT 作者贡献声明

Jaya Rai: 写作 – 评论与编辑，写作 – 初稿，可视化，方法论，调查，形式分析，概念化。 Benidhar Deshmukh: 写作 – 评论与编辑，监督，概念化。 Prem Kumar: 写作 – 评论与编辑，可视化，形式分析，概念化。 Anant Dikshit: 写作 – 评论与编辑。 Pramod Kumar: 写作 – 评论与编辑。

写作过程中生成式人工智能及人工智能辅助技术声明

在本工作的准备过程中，作者使用了 ChatGPT 以提高稿件的可读性。在使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对发表文章的内容承担全部责任。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的可能影响本论文中报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢 NOAA 珊瑚礁监测项目提供热产品数据，以及 Allen 珊瑚图集提供公共领域的珊瑚覆盖数据，这些数据有助于制作研究区域地图。

Jaya Rai|Prem Kumar|Benidhar Deshmukh|Pramod Kumar|Anant Dikshit