Diane Thompson (vänster), Roberto Pépolas (mitten) och Alexander Tudhope (höger) använder en hydraulisk borr för att ta en kärna från ett Porites lobata-korallhuvud nära Wolf Island på Galápagos. Kredit:Jenifer Suarez, med tillstånd från Cole-labbet.
Havet runt Galápagosöarna har värmts upp sedan 1970-talet, enligt en ny analys av de naturliga temperaturarkiven som förvaras i korallrev.
Fyndet överraskade det universitetsledda forskarlaget, eftersom de sparsamma instrumentella rekorden för havsytans temperatur för den delen av det östra tropiska Stilla havet inte visade uppvärmning.
"Folk visste inte att Galápagos eller östra Stilla havet värmdes upp. Folk teoretiserade eller föreslog att det svalnade, " sa huvudförfattaren Gloria Jimenez, en UA doktorand i geovetenskap.
Forskare trodde att kraftig uppströmning av kallare djupa vatten skonade regionen från uppvärmningen i andra delar av Stilla havet, Hon sa.
"Mina kollegor och jag visar att havet runt de norra Galápagosöarna värms upp och har gjort det sedan 1970-talet, " sa Jimenez. Forskningen är en del av hennes doktorandarbete.
Jimenez studerade kärnor tagna från korallhuvuden i den obebodda norra delen av Ecuadors Galápagos nationalpark. Kärnorna representerade åren 1940 till 2010. Koraller lägger ner säsongsbetonade tillväxtlager som fungerar som ett naturligt arkiv över havstemperaturer.
Hennes analys visade att från 1979 till 2010, regionala havstemperaturer ökade med nästan 0,4 grader F (0,2 grader C) per decennium—cirka 1,1 grader F (0,6 grader C) totalt sett.
Den mycket starka El Niño 1982-83 värmde tillfälligt upp det omgivande havet så mycket att de flesta av korallerna i södra delen av Galápagos dog, sa medförfattaren Julia Cole, som samlade korallkärnorna medan hon var fakultetsmedlem vid UA.
Hon är oroad över havsuppvärmningen runt norra Galápagos och delar av östra tropiska Stilla havet.
Kärnor insamlade 2010 från en Porites lobate-korall nära Wolf Island på Galapagosöarna. Kärnan, nu uppdelad i tre delar, är 3,5 tum (8,9 cm) i diameter. Kredit:Julia Cole © 2010
"Uppvärmningen i det här området är särskilt oroande, eftersom det är det enda stället där det har funnits rev på Galápagos. Detta tyder på att reven är mer sårbara än vi trodde, sa Cole, som nu är professor i jord- och miljövetenskap vid University of Michigan.
Forskningsdokumentet, "Norra Galápagos koraller avslöjar 1900-talets uppvärmning i östra tropiska Stilla havet, " av Jimenez, Cole och deras medförfattare, Diane M. Thompson från Boston University i Massachusetts och Alexander W. Tudhope från University of Edinburgh i Storbritannien, är planerad att publiceras i Geofysiska forskningsbrev den 21 febr.
National Science Foundation, UK Natural Environment Research Council och Philanthropic Education Organization Fellowship finansierade forskningen.
I 30 år, Cole, en paleoklimatolog, har studerat klimatförändringar och El Niño/La Niñas klimatcykel.
1989 åkte hon till Galápagos i hopp om att använda de naturliga klimatarkiven som lagrats i koraller för att utveckla en långvarig rekord av El Niño, men fann att ingen av de stora, gamla koraller som andra rapporterade hade överlevt den intensiva uppvärmningen av El Niño 1982-83.
"Vi gick från plats till plats - och de var alla borta, " sa Cole. "En av mina medarbetare sa:"Det var koraller här förut, och nu ser jag bara sand."
År senare, hon hörde att stora koraller fortfarande levde nära Wolf Island i den avlägsna norra delen av Galápagos skärgård, så 2010 följde hon upp tipset med ett team som inkluderade medförfattarna Tudhope och Thompson, sedan en UA doktorand.
Teammedlemmarna dök till revet och tog flera kärnor från stora, blobby kupolformade Porites lobata-koraller som använder en undervattenshydraulisk borr som drivs av vegetabilisk olja. De tre och en halv tum (8,9 cm) diametern sträckte sig från två till tre fot långa och hade årliga band 0,4 till 0,8 tum (1-2 cm) breda. Varje kärna visade skador från när korallen slutade växa under El Niño 1982-83 och sedan började växa igen.
Jimenez använde kemisk analys för att reta temperaturinformation från två av dessa korallkärnor.
Efter att ha tagit bort två kärnor från denna Porites lobata-korallkoloni nära Wolf Island på Galápagos, det University of Arizona-ledda teamet av forskare täppte till borrhålen. Cementpluggarna hjälper korallen att växa över hålen och hålla djur utanför hålen. Kredit:Diane Thompson © 2010
Korallskelett är till största delen gjorda av kalciumkarbonat. Dock, koraller ersätter ibland elementet strontium med kalcium. Koraller ersätter mer strontium när vattnet är kallt och mindre när vattnet är varmt, så strontium/kalcium-förhållandet för en bit av skelettet kan avslöja vad vattentemperaturen var när den där skelettbiten bildades.
Jimenez använde en liten borr för att ta ett litet prov varje millimeter för längden på varje kärna. Hon tog 10 till 20 prover från varje årligt band av varje kärna och analyserade proverna för strontium/kalcium-förhållandet med hjälp av atomemissionsspektrometri.
Hon använde sedan den informationen för att skapa en kontinuerlig registrering av regionens havstemperatur från 1940 till 2010.
Eftersom El Niño/La Niñas klimatcykel genererar stora fluktuationer i havstemperaturerna runt Galápagos och i östra tropiska Stilla havet, långsiktiga förändringar kan vara svåra att upptäcka.
Jimenez ville avgöra om regionens havstemperatur förändrades avsevärt från 1940 till 2010. Därför analyserade hon sina Galápagos koralltemperaturkronologier tillsammans med publicerade koralltemperaturkronologier från öar längre norrut och västerut och instrumentella havsyttemperaturrekord från staden Puerto Ayora i södra Galápagos och den peruanska kuststaden Puerto Chicama.
Jimenez sa att hennes forskning övertygar henne om att havet runt Galápagos och mycket av det östra tropiska Stilla havet håller på att värmas upp. Hon är oroad över effekten av uppvärmning av hav.
"Galápagos nationalpark har utsetts till ett världsarv eftersom det är en speciell och unik plats, "Sade Jimenez. "Att förlora korallerna skulle vara ett enormt slag för den biologiska mångfalden under vattnet."
Jimenez nästa projekt innebär att analysera en åtta fot lång Galápagos-korallkärna som hon samlade in 2015 som går tillbaka till omkring 1850.