华东师大团队揭示本世纪全球珊瑚礁沉积物溶解风险
谈及气候变化对珊瑚礁的威胁，人们往往首先想到海洋酸化导致的珊瑚钙化减弱，以及海水升温引发的珊瑚白化。在色彩斑斓的活珊瑚之外，礁区还分布着大量碳酸钙碎屑。这些构成珊瑚礁物质基础的沉积物，也正在受到海洋酸化的威胁。
近日，华东师范大学河口海岸全国重点实验室赵宁教授团队联合国内外合作者，在国际学术期刊 Geophysical Research Letters 发表研究论文，系统评估了本世纪全球珊瑚礁沉积物的溶解风险。研究表明，未来排放路径将显著改变珊瑚礁的命运：强力减排可大幅限制沉积物溶解的扩展，而在高排放情景下，到2100年几乎所有珊瑚礁区域都可能跨过沉积物净溶解阈值。
珊瑚礁的长期生长，依赖一笔持续变化的碳酸钙收支账：珊瑚等生物不断制造碳酸钙，溶解等过程则使其流失。当新增的碳酸钙难以弥补损失，礁体的长期维持就会受到威胁。海洋吸收人类排放的二氧化碳后，海水中的碳酸盐化学平衡发生变化，碳酸根离子减少，碳酸钙更容易溶解。研究人员常用“文石饱和度”衡量相关化学条件，其数值越低，通常越不利于文石这种碳酸钙矿物的形成和保存。
与能够调节自身钙化环境的活珊瑚相比，沉积物缺少这样的生理调节能力。砂粒孔隙中的呼吸和有机质分解还会产生二氧化碳，使局部环境更容易出现溶解。因此，即使上覆海水对文石仍处于过饱和状态，沉积物也可能发生净溶解。
研究团队将基于14个地球系统模式并融合观测约束的海洋酸化数据，与全球珊瑚礁分布及已有的沉积物溶解经验关系相结合，比较了五种未来排放情景。预测结果显示，本世纪中叶以后，不同排放路径下的溶解风险将明显分化。到2100年，进入沉积物净溶解状态的礁区面积占全球礁区总面积的比例为：强力减排情景：在SSP1-1.9和SSP1-2.6下，比例仍低于2%；中等排放情景：在SSP2-4.5下，比例升至约30%；高排放情景：在SSP3-7.0和SSP5-8.5下，几乎全部礁区都将跨过净溶解阈值。
图1｜不同排放路径下全球珊瑚礁沉积物溶解的变化。上图为发生净溶解的礁区面积，下图为全球年溶解量；右侧柱状图对比2100年的结果。
在最高排放情景SSP5-8.5下，21世纪珊瑚礁沉积物碳酸钙损失累计可达约25亿吨。尤其在2080年以后，损失加速不仅来自受影响面积扩大，还来自已经进入净溶解状态的礁区溶解速率进一步升高。
碳酸钙溶解会改变海水碳酸盐化学条件，并促进海洋从大气中吸收二氧化碳。研究估算，在最高排放情景下，21世纪珊瑚礁沉积物溶解伴随的潜在大气二氧化碳吸收量约为7亿吨。这一数字听起来很大，但它是整整一个世纪的累积量，远小于全球一年的二氧化碳排放，更无法抵消同期人类的累计排放。
研究指出，这种微弱的碳吸收效应伴随着礁体物质的损失，不能被视为有意义的全球气候缓冲机制。相反，当生物钙化减弱、沉积物溶解增强，长期积累碳酸钙的珊瑚礁可能逐渐走向物质亏损。这会影响礁体结构的长期维持，也是评估珊瑚礁未来时需要关注的过程。
研究还发现，珊瑚礁的酸化风险在全球分布并不均匀。印度洋礁区较早进入广泛净溶解状态；相比之下，南太平洋中部和加勒比海部分区域跨过阈值的时间较晚。其中，南太平洋中部被提出为值得优先评估的潜在海洋酸化避难区。
图2｜高排放情景SSP3-7.0下的海洋酸化空间格局。依次为2010年、2050年和2090年的表层海水文石饱和度；黑色等值线表示沉积物净溶解阈值。南太平洋中部和加勒比海部分区域较晚跨过阈值。
论文第一作者为华东师范大学河口海岸全国重点实验室博士研究生颜廷礼，通讯作者为赵宁教授。合作单位包括美国马里兰大学、广西大学和中国海洋大学。本研究得到上海市基础研究特区项目（TQ20220101）和教育部U40项目（ZYGXQNJSKYCXNLZCXM‐O2）的联合资助。
文献信息：Tingli Yan, Li-Qing Jiang, Xianxun Li, Leilei Jiang, Shuzhen Song, & Ning Zhao (2026). Global projections of coral reef sediment dissolution in the 21st century. Geophysical Research Letters, 53, e2026GL125720.