佛羅裡達州的珊瑚礁曾經生機勃勃、種類繁多，但由於疾病、污染以及日益嚴重的熱應力等因素，自20 世紀70 年代以來，健康珊瑚的覆蓋率急劇下降了90%。為此，我們採取了創新性的恢復措施，如”使命”（Mission：標誌性珊瑚礁計劃”等創新性恢復計劃正在實施中，目標是到2040 年恢復大量珊瑚覆蓋。

2023 年5 月18 日拍攝的馬蹄礁（Horseshoe Reef）影像，這是佛羅裡達群島上部基拉戈附近的一個小礁群。

2023 年8 月8 日取得的馬蹄礁影像。

幾十年前，佛羅裡達的珊瑚礁區還是海洋中最珍貴的寶藏之一。這個世界第三大珊瑚礁從頭到尾綿延350 英里（560 公里），生機盎然。在這裡，浮潛者會遇到大量的腦珊瑚、柱珊瑚、扇珊瑚、鹿角珊瑚和麋角珊瑚，水域裡的魚兒嬉戲，海龜和鯊魚在碳酸鈣的裂縫迷宮中游弋。

這種豐富的痕跡依然存在，但現在覆蓋大部分珊瑚礁的不再是色彩斑斕的珊瑚花園，而是厚厚的草狀海藻墊，被稱為藻類草皮。在許多地區，色彩暗淡，海洋生物稀少。根據美國國家海洋暨大氣總署（NOAA）估計，自20 世紀70 年代末期以來，珊瑚礁的健康珊瑚覆蓋率已經下降了90%，這可能是由於疾病、熱應力、沉積物和營養物污染、開發、颶風和船隻破壞等多種因素造成的。

2023 年夏季，水溫創下歷史新高，進一步破壞了珊瑚礁。佛羅裡達海峽的水溫早在6 月中旬就達到了華氏87 度（攝氏31 度）以上，許多地方的水溫一直持續到10 月。在某些地區，氣溫偶爾會飆升到華氏93 度以上。

部署在波多黎各進行測試的FluidCam 儀器。資料來源：美國國家航空暨太空總署

當水溫超過87 華氏度時，該地區的珊瑚通常會漂白或失去顏色。當生活在珊瑚骨骼中的有益藻類被排出，使珊瑚失去對生長和繁殖至關重要的糖和蛋白質時，就會出現白化現象。雖然珊瑚可以從白化中恢復，但這往往是珊瑚走向飢餓和死亡的第一步。在佛羅裡達水域，當水溫長期超過華氏90 度時，這種類似葵的小動物就會開始徹底死亡。需要注意的是，在世界其他一些地方，有些珊瑚物種可以在比這更高的溫度下生存。

邁阿密大學地球科學家Ved Chirayath說：「珊瑚礁有時被稱為海洋雨林，我們看到佛羅裡達的珊瑚礁遭到了相當於野火的水下蹂躪。」Chirayath 曾在美國國家航空暨太空總署艾姆斯研究中心工作了十年，在那裡他開發了創新技術，利用一種名為流體透鏡的遙感技術捕捉珊瑚的清晰影像。這種技術可以消除水體運動和光在水體中的衰減所造成的失真，這種失真使得珊瑚礁的空拍影像比陸地上的影像更難解讀。

當國家海洋暨大氣總署邀請Chirayath 將他的無人機和流體透鏡技術帶到佛羅裡達群島，幫助監測2023 年氣溫驟升時的珊瑚礁時，他抓住了這個機會。 Chirayath 利用安裝在無人機上的高效能數位相機（FluidCam）取得了本頁頂部的影像，並利用流體透鏡技術進行了處理。

這些圖像提供了馬蹄礁白化影響的高解析度圖像，馬蹄礁是基拉戈附近佛羅裡達群島上部的一個小珊瑚礁群。本頁頂部的下圖是從約100 英尺（30 公尺）的高度拍攝的，顯示的是2023 年8 月8 日水溫創下新高後珊瑚白化和死亡的情況。本頁頂部的上圖顯示的是5 月18 日的同一區域，當時水溫還沒有上升到對珊瑚來說危險的程度。

雖然馬蹄礁曾經擁有佛羅裡達州最大、最健康的麋角珊瑚和鹿角珊瑚群，但近幾十年來，馬蹄礁也像佛羅裡達州的其他珊瑚礁一樣，陷入了困境。作為”使命”（Mission）標誌性珊瑚礁計劃的一部分。

整個計畫以佛羅裡達州的七個珊瑚礁為目標，旨在到2040 年將300 萬平方英尺（相當於52 個足球場大小）的珊瑚覆蓋率恢復到至少25%。然而，根據美國國家海洋暨大氣總署2024 年發表的外植個體評估結果，2023 年夏季，一些珊瑚礁上的麋角珊瑚和鹿角珊瑚等主要造礁物種的恢復數量減少了75%以上。

海洋生物學家凱蒂-萊斯內斯基（Katey Lesneski）解釋說：”你在FluidCam 圖像中看到的情況實際上已經超出了白化的範圍。2023 年夏天的高溫來得太早、太猛烈，以至於珊瑚組織幾乎在瞬間死亡和脫落–這是我之前只在實驗室裡見過的情況。

萊斯內斯基和國家海洋與大氣管理局的同事以及合作組織後來發表的分析報告發現，在2023 年夏季高溫之前，該地區有160 種麋角珊瑚基因型，到2024 年只有37 種還活著，不足以支持珊瑚的正常繁殖。上圖是萊斯內斯基在2023 年7 月25 日拍攝的照片，顯示馬蹄礁的麋角珊瑚已經被漂白，很可能已經死亡。

從高空透過海水觀察，白化現象可能非常細微，而且持續時間很短，或被藻類遮擋，因此用衛星追蹤白化或珊瑚死亡情況仍然具有挑戰性。 Chirayath 的最終目標是利用高解析度影像（如來自FluidCam 的影像）和機器學習技術來訓練軟體包，以便利用衛星影像更詳細、近乎即時地繪製珊瑚礁地圖。為了完善和改進流體透鏡技術，Chirayath 在2024 年進行了13 次國際實地考察，預計2025 年將在馬達加斯加、印度、馬爾地夫、澳洲和塞席爾等五個新國家收集珊瑚礁影像。

公民科學家正在使用一款名為NeMO-NET 的iPad應用程式來幫助加快繪圖過程，Chirayath 正在使用FluidCam 的觀測數據，作為NASA生物多樣性和生態預測計畫（MarineVERSE）和PICOGRAM（珊瑚個體生長、招募和死亡率預測）支持的兩個正在進行的項目的一部分，以繪製新的高解析度全球珊瑚地圖。這些工作所產生的資訊可以更容易地將資源和研究工作引向風險最大的珊瑚礁。

同時，在世界各地，珊瑚們正經歷被國家海洋暨大氣總署稱為有史以來第四次全球白化現象。自2023 年1 月1 日以來，至少有70 個國家和地區發生了白化現象，約佔全球珊瑚礁的75%。根據美國國家海洋暨大氣總署珊瑚礁觀測站的白化展望，大西洋和太平洋的大片珊瑚礁在未來幾個月仍面臨高風險。

不過，佛羅裡達的珊瑚礁在2024 年得到了部分緩和。雖然全球氣溫在2024 年仍然居高不下，並像2023 年一樣繼續刷新紀錄，但佛羅裡達海峽的海洋溫度卻有所下降，白化現象極少，為恢復工作贏得了一些時間。上圖顯示了2023 年7 月11 日和2024 年7 月11 日海水錶面溫度異常值的對比，前者高於白化臨界值，後者則較為溫和，低於臨界值。

「我們非常幸運，今年夏天沒有再看到大面積的白化現象，但我們知道，像2023年那樣的熱浪很可能再次發生，」萊斯內斯基說。 「在未來幾年裡，繼續用能抵禦熱應力和疾病的珊瑚恢復脆弱的珊瑚礁，並進行基因拯救將至關重要。基因搶救包括採集少量珊瑚，並將其保存在陸地上的設施中–類似動物園–以保存基因品系。

然而，美國太空總署噴射推進實驗室科學家彼得-卡爾穆斯警告說，即使是這些努力也可能是不夠的。卡爾穆斯分析了衛星收集的海面溫度數據，並利用地球系統模型預測了全球珊瑚礁可能出現白化現象的頻率。他在《地球的未來》上發表的一項研究中估計，目前大約有80% 的珊瑚礁所在地每五年就會出現一次白化現象，他認為這對健康的珊瑚礁來說是難以承受的。據他計算，如果不迅速減少化石燃料的使用，大約二十年後，這個數字將上升到99%。

Michala Garrison 利用Ved Chirayath（邁阿密大學）提供的FluidCam 資料和MUR SST（多尺度超高解析度海面溫度）專案的資料拍攝的NASA 地球觀測站影像。 Ved Chirayath（邁阿密大學）提供的無人機照片。珊瑚白化照片由Katey Lesneski（美國國家海洋暨大氣總署）提供。