强拉尼娜条件下哥伦比亚戈尔戈纳岛高分辨率pH监测揭示淡水输入对海岸带酸化（OA）的调控机制

这篇研究通过56天高频监测（每3小时）揭示了强拉尼娜事件下哥伦比亚太平洋戈尔戈纳岛海岸带酸化（OA）的动态机制。研究发现极端降水通过淡水输入（RiOMar type 2混合机制）降低海水pHT（7.93）和文石饱和度（Ωa=2.22），而日间光合作用与夜间呼吸作用驱动显著的pHT昼夜波动（Δ0.037单位）。研究首次证实淡水通量、太阳辐射与潮汐混合协同调控热带海岸带碳酸盐化学，为气候变率下OA生态风险评估提供关键数据。

　　

强拉尼娜条件下淡水输入对海岸带酸化的调控机制

研究背景

哥伦比亚戈尔戈纳岛国家公园（GNNP）位于全球降雨量最大的东热带太平洋（ETP）区域，其珊瑚礁长期暴露于多重环境胁迫。2020-2023年强拉尼娜事件（热异常-1.4±0.1°C）通过增强乔科急流（Choco Jet）导致极端降水（959±316 mm/月），为研究淡水输入对海岸带酸化（OA）的影响提供了天然实验室。

方法创新

研究团队在埃尔穆埃勒礁（El Muelle reef）2米水深部署iSAMI-pH和CTD-Diver传感器，实现56天（2021年9月13日-11月7日）每3小时的高分辨率pH_T、盐度（S）和温度（T）监测。通过盐度-总碱度（TA）回归模型（R²=0.94）推导TA，结合CO2sys软件计算海水CO₂分压（pCO_2w）、溶解无机碳（DIC）和文石饱和度（Ω_a）。

关键发现

1. 淡水驱动的酸化加剧

   监测期间pH_T最低值（7.93）与文石饱和度最低值（Ω_a=2.22）出现在10月16日，对应帕蒂亚-桑基安加河复合体（Patia-Sanquianga）最大径流量（447 m³/s，超多年均值44%）。盐度归一化分析显示，淡水稀释贡献pH_T波动达0.047单位，远高于温度影响（0.017单位），证实该区域属于Type 2河海混合系统（RiOMar）。

2. 气候因子的协同作用

   热带辐合带（ITCZ）南移导致云量增加，使10月太阳辐射降至2488±590 Wh m^-2，降低海表温度（SST）并增强CO₂溶解（pCO_2w峰值499 μatm）。而10月25日后辐射回升则使pH_T反弹0.028单位，揭示太阳辐射-温度-pCO_2w的级联效应。

3. 显著的昼夜节律

   生物代谢主导24小时周期：清晨（05:00-06:00）因呼吸作用出现pH_T低谷（7.993±0.040）和pCO_2w高峰（413±40 μatm），而傍晚（17:00-18:00）光合作用推动pH_T升至8.030±0.025。这种昼夜波动幅度（ΔpH_T 0.037）远超开洋区域，凸显海岸带动态特性。

生态启示

尽管暴露于亚临界文石饱和度（Ω_a<2.82），优势种疣状杯形珊瑚（Pocillopora spp.）仍通过降低繁殖输出维持生存，但其钙化速率（3.16 g CaCO₃ cm^-2 yr^-1）低于巴拿马等健康礁区，暗示长期OA胁迫可能削弱生态系统韧性。

研究意义

该研究首次量化了ETP区域淡水输入对OA的调控权重，为气候变率下海岸带碳酸盐化学建模提供高频基准数据。建议将COCAS（Coastal Ocean Carbonate System）监测纳入国家公园保护体系，以追踪ENSO事件对珊瑚礁的累积影响。