通过南海珊瑚硼同位素组成变化的精确测定,刘羿博士等定量的重建了南海海表水多个时间尺度(季节、年代际、世纪和千年尺度)的酸度记录。结果发现发现工业革命以来南海珊瑚礁区海水pH值的变化同大气二氧化碳含量变化完全耦合。工业革命以前,南海海表水pH值维持在中世纪暖期的高值范围;而从1840 年以后开始出现明显下降,速率为-0.0011 pH 单位/年。1950 后下降速率同大气二氧化碳含量剧增同步,大幅加快,高达-0.0029 pH单位 /年(图1)。与此同时反映化石燃料燃烧珊瑚δ
13C 值也呈现下降趋势。以上特征第一次证明南海确实大量吸收了大气二氧化碳,正在变酸。他们还发现当大气二氧化碳控制南海海表水酸度的长尺度变化时,在年代际尺度上海水pH值0.1-0.2的大幅波动波动主要受控于亚洲冬季风强度(图2)。当冬季风偏弱时,珊瑚礁钙化和珊瑚礁生态系统的呼吸作用加强导致海表水CO
2堆积,海水pH值下降;反之,冬季风偏强,珊瑚礁海水同开放的海水交换加强,同时初级生产力加强导致海表水CO
2下降,海水pH值上升。这种机制同两周分辨的重建数据和观测资料完全吻合,风速越高,海水pH值越高,反之亦然。由于高纬度陆地热容比低纬度海洋低得多,全球暖化下,海陆温差会继续减弱,从而消弱亚洲冬季风。偏弱亚洲冬季风也许会处于常态。随着大气二样化碳的继续排放和增加,全球暖化这一海洋酸化的“孪生双胞胎”,会加剧南海酸化的速度,对这地球上生物多样性最丰富的海域的生态系统,尤其是造礁珊瑚产生难以估量的影响。
图1 中世纪暖期和现代暖期的南海珊瑚礁海表水pH值记录
图2南海珊瑚礁海表水pH值的季节和年代际变化