來自海洋的警訊：海洋裡也會發生熱浪？對珊瑚礁生態系會造成什麼影響？

文：王立雪（海洋生物博物館企劃研究組組主任、來自副研究員）

讀者知道什麼是海洋瑚礁「海洋熱浪」（marine heatwaves）嗎？海洋熱浪其實類似陸地上的熱浪，只是警對珊發生地點在海洋，也就是訊海系會當地海洋溫度與過去平均海洋溫度相比，出現幾天甚至更久到數月以上的洋裡也會影響不正常高溫。而這種海水溫度長時間升高的發生情況，有可能會造成發生地區海域生態的熱浪衰退、大量有毒藻類增生、生態什麼魚類／無脊椎生物因缺氧而死亡或發育畸形，造成以及海洋脊椎動物（如海龜及魚類）性別比例改變。來自

海洋熱浪形成的海洋瑚礁原因通常跟大洋洋流造成的溫暖水團與海氣（ocean-atmosphere）熱交換有關，或是警對珊局部空氣因為低氣壓籠罩造成氣溫持續升高，使得海水表面溫度持續上升，訊海系會再加上環境的洋裡也會影響風量減少且濕度高，造成海水垂直水層混合降低，發生而使海水溫度上升更加劇，熱也被累積在海水表層。

海洋熱浪對珊瑚礁生態系的影響

珊瑚礁生態系是世界上生物多樣性最高的生態系之一，常被稱為「海洋的熱帶雨林」。每年對全球的社會、經濟價值貢獻高達9.8兆美元。珊瑚礁生態系會受到全球氣候變遷造成的海水水溫上升、海水酸化、人為活動干擾、過漁、陸源汙染物等因素影響，造成大規模的珊瑚白化、進而死亡與衰退。而生態系中的珊瑚，則是維持珊瑚礁生態系穩定發展最重要的生物。

珊瑚是刺胞動物（Cnidaria），牠的內胚層細胞居住著一種稱為共生藻（Symbiodinium，又名蟲黃藻）的特殊種類渦鞭毛藻（dinoflagellates），屬於細胞內的共生現象。共生藻可以行光合作用，提供珊瑚光合作用產物如葡萄醣、小分子有機酸、脂質等，而珊瑚則可以提供共生藻無機營養鹽與保護。

所謂的珊瑚白化，就是指共生藻死亡或離開珊瑚，使得珊瑚失去共生藻的褐色或綠色，呈現白色或是其他特殊的顏色如藍色、黃色、粉紅色（可能是由於體內大量累積的螢光蛋白）。如果白化時間持續，且造成珊瑚白化的影響因子未能被有效移除，珊瑚就會逐漸死亡。

珊瑚合適生存的水溫介於24 ～ 28℃，若是超過30℃，就很容易會發生白化現象。而海洋熱浪主要會造成海水的水溫升高，如果海洋熱浪發生在熱帶海域，將使原本夏季平均海水溫度就比較高的熱帶海域水溫更高，長期累積的熱緊迫便會導致珊瑚嚴重白化與死亡。

珊瑚死亡後，海洋熱浪會繼續影響珊瑚骨骼上的微生物相、加速微生物的增生，造成珊瑚礁的三維結構被迅速瓦解，進而影響生活於此棲地的其他生物如魚類、甲殼類，使得當地的生物多樣性或數量下降。

利用測量與大數據，分析海水溫度變化並提供珊瑚白化預警

為了因應全球暖化造成的海洋升溫，美國國家海洋暨大氣總署（National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA）在2000年建立了珊瑚礁觀測（Coral Reef Watch, CRW），他們在世界各地利用衛星偵測海水表面溫度（sea surface temperature,SST），以及實地以海洋溫度偵測器測量海水溫度，並配合模式分析成功提供了能夠預測大規模珊瑚白化的預警系統。

「DHW」（Degree Heating Week）是珊瑚大量白化最重要的預測指標，主要用來計算當珊瑚面臨的海水水溫比歷史夏季最高水溫還高時所累積的熱緊迫。舉例來說，當預測出的海水表面溫度比歷史上的夏季最高水溫高出2℃且會延續4週，則當地珊瑚累積的熱緊迫就是：

2（℃）×4（週）＝ 8 DHW

這項系統將珊瑚的白化預測分為五大階段：沒有緊迫、白化觀察、白化警示、一級警戒、二級警戒。

沒有緊迫是指沒有熱緊迫及珊瑚白化發生，也就是海水的表水溫度低於當地最高月平均溫度；而白化觀察是指海水表水溫度高於當地最高月平均溫度，但小於珊瑚白化閥值（bleaching threshold temperatures），此時珊瑚面臨低程度的熱緊迫。

白化警示顯示的是海水表水溫度高於珊瑚白化閥值，且累積熱緊迫程度DHW 介於0～4；一級警戒是海水表水溫度高於珊瑚白化閥值，且累積熱緊迫程度DHW介於4～8，此時珊瑚會出現明顯白化；二級警戒，則是指海水表水溫度高於珊瑚白化閥值，且累積的熱緊迫程度DHW 大於8，這時候珊瑚會出現大規模的嚴重白化甚至死亡。

提出珊瑚白化預警，可以讓研究者與管理單位提早介入，例如加強管理、減少珊瑚礁的緊迫，或是其他更積極的作為，降低海水溫度升高對珊瑚礁的衝擊與增加珊瑚礁的恢復力。

圖片來源：NOAA Coral Reef Watch Version 3.1 Daily 5km Satellite Regional Virtual Station Time Series Data for Southeast Florida

海洋熱浪對台灣附近珊瑚的衝擊

台灣過去也曾有多次珊瑚大規模白化的事件。例如1987年第一次在墾丁地區被報導大規模珊瑚白化，後續調查發現是因為第三核能發電廠（核三廠）的溫排水造成，這起事件也讓台灣學者開始注意到溫度對珊瑚的影響。

之後在台灣附近海域的珊瑚也陸續出現零星的白化現象，有些是高溫造成、有些則是特殊生物繁衍，如黑皮海綿（Terpios hoshinota）造成綠島附近海域珊瑚的白化死亡、營養鹽過剩造成大量毛叢狀藻類繁殖，使得台灣西南部海域如小琉球的珊瑚覆蓋率衰退。

除了高溫外，低溫也會造成珊瑚的白化與死亡，像是今（2022）年春天澎湖南方四島，就因為低溫而出現大量珊瑚白化的現象。

Photo Credit: 楊啟泰拍攝