Korallrev runt om i världen hotas av värmande havstemperaturer, en stor drivkraft för korallblekning. Forskare använder rutinmässigt havsytemperaturdata som samlats in av satelliter för att förutsäga den temperaturdrivna belastningen på revsamhällen, men ny forskning visar att ytmätningar ensamma kanske inte exakt förutspår den fulla omfattningen av termisk spänning på djupare koraller.

En ny studie som leds av forskare vid Scripps Institution of Oceanography vid University of California San Diego och Coral Reef Research Foundation (CRRF) i Palau beskriver ett nytt tillvägagångssätt för att förutsäga varm temperaturinducerad stress på koraller från havsytan genom en djupare yta sträcker sig från 30-150 meter (100-500 fot) som kallas den mesofotiska zonen.

Koraller på detta djup anses av vissa i vetenskapssamhället vara säkrare mot uppvärmning av havet än sina grundvatten-motsvarigheter. Men Scripps Oceanography -teamet fann att även i djupet koraller utsätts episodiskt för termisk påfrestning med olika intervall än de koraller nära ytan.

Forskarna använde nästan två decennier med datamängder - inklusive havsnivå, havstemperatur, och temperaturobservationer som varierade mellan ytan och djupt in i den mesofotiska zonen - för att utveckla ett prognosverktyg för den vertikala omfattningen av hur koraller kommer att stressas av temperaturen. Denna forskning utfördes på tre revplatser runt ön Palau, ligger i det tropiska Stilla havet.

Detta nya tillvägagångssätt för att mäta och förutsäga temperaturstress på korallrev beskrivs i en ny studie publicerad 27 augusti i tidskriften Geofysiska forskningsbrev .

"Vi lägger nu till djupdimensionen i problemet där innan vi bara skummade ytan av vad temperaturstress betydde för koraller, "säger Scripps doktorand Travis Schramek, huvudförfattare till studien. "Vi ser att den värmeinducerade stressen tränger in i den mesofotiska zonen under större blekningshändelser."

Förutom att titta på havsytemperaturdata som samlas in av globala satelliter, forskarna använde ett nätverk av revtemperaturregistratorer som underhålls av CRRF -dykare på viktiga platser över Palau ner till 90 meters djup (295 fot).

CRRF har bibehållit denna uppsättning temperaturmätare över Palau, sträcker sig från ytan till de mesofotiska reven sedan 1999. Endast ett litet antal dykare i världen har utbildningen, Kompetens, och utrustning för att säkert och rutinmässigt dyka i den mesofotiska zonen. En av dessa sällsynta vetenskapliga dykare är Pat Colin, direktör för CRRF och en medförfattare till studien.

I nästan 20 år har Colin och ett litet team har genomfört veckodyk på platser över Palau som en del av ett långsiktigt temperaturövervakningsprogram. Undersökningar för att bedöma blekning i mesofotiska zonen är starkt begränsade, så Scripps -teamet, som inkluderade forskarna Mark Merrifield och Eric Terrill, fann Colins observationsdatauppsättningar vara otroligt värdefulla.

Observationerna visade att djupare zoner visar blekning som sammanfaller med de högre temperaturerna, precis tillsammans med grunda rev.

"Vår förståelse för havet kommer verkligen att fortsätta att drivas av observationer. Modellerna är verkligen informativa, men det sätt som vi grundar dem är genom att observera jordsystemet, "sade Schramek." Att ha observationer som vad Pat har samlat visar kraften i att faktiskt gå och sätta in verktyg och observera jorden på ett unikt sätt. "

Forskarna sa att de hoppas att dessa resultat kommer att initiera fler temperaturstresshändelseundersökningar för att bättre förstå den mesofotiska zonen i Palau och andra tropiska regioner. De tittade också på dagliga tidvattenmätare från Malakal hamnstation i Palau 1970-2017. Denna data, samlat av University of Hawaii Sea Level Center, tillät laget att studera de regionala havsnivårekorden i området.

Genom att koppla samman datamängder för havsnivå och havstemperatur, Schramek fann att havsytans höjd är en stark indikator på hur vattentemperaturerna förändras tiotals meter under. Han och teamet använde sedan ytterligare dessa data för att förutsäga temperaturerna som upplevs av korallrev som bor nära ytan, liksom de som bor på djupare vatten. Schramek utvecklade en algoritm för att tillämpa de accepterade korallspänningsalgoritmerna på djup som inkluderade den djupare mesofotiska, vanligtvis tros vara en fristad från termisk stress.

"Ett överraskande resultat av studien är att de oceaniska förhållandena längs de dramatiska revmurarna som är gränserna för Palau är mycket representativa för det bredare västra Stilla havet, "sa Scripps oceanograf Terrill." Som ett resultat, vi hade en överraskande framgång med att förutsäga den vertikala strukturen på temperaturfälten som koralsamhällena skulle utsättas för, även under El Niño -förhållanden. "

Han tillade att resultaten tyder på lovande att tillämpa metoden på de andra öarna i denna Stillahavsområde som inte gynnas av de långsiktiga tidsrekord som Palau har som ett resultat av CRRF:s dedikerade mätkampanj.

Teamets nya insikter om hur man kan förutsäga temperaturstress på djupa koraller kan bidra till en bättre förståelse av hela revsystemet som helhet, som kan informera bevarande- och politiska insatser för att skydda detta värdefulla och mångsidiga ekosystem.

"Nu när vi har observerat detta ekosystem på ett unikt sätt, vi kan börja bedöma hur koraller i den mesofotiska zonen stressas, "sa Schramek." Om vi ​​bättre kan förstå hur de är stressade, då kan vi bättre förstå hur vi skyddar dem. "