气候科学家预测，到本世纪末，赤道太平洋的海洋温度将大幅上升，对珊瑚礁生态系统造成严重破坏。但一项新的研究表明，气候变化可能会导致洋流以一种令人惊讶的方式运行，从而减缓赤道上一些岛屿附近的变暖。根据伍兹霍尔海洋研究所科学家克里斯托弗·卡尔瑙斯卡斯和安妮·科恩于4月29日发表在《自然气候变化》杂志上的研究，这些太平洋岛屿可能成为珊瑚和鱼类的孤立避难所。
这是如何发生的：在赤道，信风将地表气流从东向西推进。大约在米至米以下，一股快速逆流向相反方向流动。赤道潜流（EUC）较冷，营养丰富。当它撞击岛屿时，就像水流撞击河流中的岩石一样，水在岛屿的西侧和岛屿周围向上偏转。这一众所周知的上升流过程将较冷的水和营养物质带到阳光照射的表面，形成了局部区域，微小的海洋植物和珊瑚生长。（见下图。）
在显示全球海洋叶绿素水平测量结果的彩色增强卫星地图上，这些富有成效的海洋斑块以明亮的绿色或红色斑点突出。其中最突出的一个发生在东太平洋的加拉帕戈斯群岛周围。
但是，从加拉帕戈斯向西，叶绿素水平像彗星尾巴一样逐渐下降，科学家们没有理由仔细观察更西边的分散的低地珊瑚环礁。这些岛屿很容易被忽视，因为它们很小，很偏远，而且位于标准全球卫星地图的最左侧边缘，这些地图将大陆置于中心。
气候科学家卡尔瑙斯卡斯（Karnauskas）与世界卫生组织（WHOI）珊瑚科学家安妮·科恩（AnneCohen）合作，探讨气候变化如何影响赤道太平洋中部的珊瑚礁。为了熟悉该地区的情况，他查看了叶绿素地图。
当他改变电脑屏幕上叶绿素地图的视图，一下子就能看到整个热带太平洋时，他发现赤道上吉尔伯特群岛的叶绿素浓度再次上升。卫星地图还显示，基里巴斯群岛西部的海面温度较低。
“在我职业生涯的大部分时间里，我一直在研究热带太平洋，但我从未注意到这一点，”他说。“它立刻向我扑了过来，我想，‘那里可能有故事。’”
专注于精细尺度
因此，Karnauskas和Cohen开始研究赤道以北2度（英里）和以南2度之间的EUC如何影响赤道岛屿的珊瑚礁生态系统，首先是模拟全球变暖影响的全球气候模型。
全球尺度气候模型预测，本世纪热带太平洋中部的海洋温度将上升近3°C（5.4°F）。温暖的海水经常会导致珊瑚白化，在这个过程中，它们会失去生活在其中的微小共生藻类，并为它们提供重要的营养。
科恩说：“在过去30年中，漂白是珊瑚死亡和珊瑚礁面积损失的主要原因。”。
但即使是最好的全球模型，以其行星尺度的视图和较低的分辨率，也无法预测这些小岛大小的地区的情况。卡尔瑙斯卡斯说：“模特们甚至看不到它们。”。
因此，他和科恩将全球模型与精细规模的区域模型相结合，将重点放在分布在赤道上的小岛周围的小得多的区域。为了适应这种小面积分辨率所需的数万亿次计算，他们使用了WHOI的新高性能计算机集群“锡拉”
科恩说：“全球模型预测，未来几十年，热带太平洋中部的气温将显著升高，但事实上，珊瑚礁岛及其周围的情况可能会发生很大变化。”。“为了预测珊瑚礁在全球气候变化下会经历什么，我们必须使用高分辨率模型，而不是全球模型。”
他们的模型预测，随着气温升高和赤道信风减弱，到本世纪末，太平洋表面洋流也将减弱15%。随后较弱的表面电流将对EUC施加较小的摩擦和阻力，因此更深的电流将增强14%。
Karnauskas说：“我们的模型表明，这些岛屿周围的上升流量实际上将增加约50%，并将其周围的海水变暖速度降低约0.7oC（1.25oF）每世纪。”。
科学家们希望测量当前的温度变化，并对吉尔伯特群岛周围的珊瑚进行采样。
科恩说：“当你观察珊瑚礁的两侧时，你会看到巨大的跨岛变化。”。“群岛西侧的珊瑚礁与东侧的珊瑚礁条件不同，西侧‘看到’EUC。”
他们还计划研究这些岛屿之间的联系程度，以了解珊瑚或鱼类的幼虫是否能在岛屿之间分散。
影响巨大的小岛
赤道上的几个珊瑚环礁，有些面积小到4平方公里（1.54平方英里），看起来可能并不多。但Karnauskas和Cohen的研究结果表明，岛屿西侧的海水将比不受EUC影响的岛屿升温更慢。他们说，这使吉尔伯特群岛相对于邻近的珊瑚礁系统具有显著优势。
Karnauskas说：“虽然赤道潜流增强的缓解作用不会使珊瑚免于该地区可能不可避免的变暖，但这些赤道岛屿周围的变暖速度会更慢，这可能会让珊瑚及其共生藻类有更好的机会适应和生存。”。如果该模型成立，那么即使邻近的珊瑚礁受到严重打击，赤道岛屿珊瑚礁也很可能存活下来，从而产生珊瑚和其他珊瑚物种的幼虫。就像未来的种子库一样，它们可能是新珊瑚和其他物种的来源，可以在受损的珊瑚礁上重新定居。
科恩说：“全球正在变暖，但一些正在发生的事情会减缓某些珊瑚礁岛屿某些地区的变暖。”。
卡诺斯卡斯说：“这些位于海洋中部的小岛可以抵消全球趋势，并对其自身的未来产生重大影响，我认为这是一个美丽的概念。”。
CoralSanctuariesinaWarmingWorld?–WoodsHoleOceanographicInstitution(whoi.edu)