全球氣侯變遷預警機制－海域水質環境資料長期連續即時監測系統

摘要
關鍵詞：水質連續監測系統、墾丁國家公園南灣海域、全球珊瑚礁生態觀測網
一、計畫緣起
墾丁國家公園是我國第一座成立的國家公園，三面環海，為我國同時涵蓋陸域與海域的國家公園，海陸域面積共33,289.59公頃。海岸以裙狀礁珊瑚為主，此處又是高溫鹽的黑潮洋流北上的首衝位置，因此是台灣海洋生物多樣性最高的區域之一，物種間的關係與微妙的機制，具有極高的學術研究價值，更是重要的觀光資源。近年來因全球氣候變遷，導致溫室效應氣候暖化、海平面上升，湧升流及洋流模式等海洋環境因子的改變，進而影響海洋物種的生存與生長。此外，其他如不定期的颱風，以及不明原因的珊瑚傳染疾病等，使得墾丁珊瑚礁正面臨嚴重的危機，原因複雜亟待研究，才能對症下藥，以便採取緊急措施來防止珊瑚礁環境的持續惡化。而國際上已開始積極推動海洋環境相關保護措施與全球珊瑚礁長期生態觀測網，以海洋環境自動監測系統監測珊瑚礁海域環境因子與珊瑚礁生態長期變化研究。
二、方法及過程
本計畫所執行即時連續海水監測項目包括：溫度、鹽度、導電度、溶氧、酸鹼值及濁度。計畫執行期間定期分別以不同之標準液進行各探針之校正工作，水質探針之校正項目包括導電度(ms/cm)、鹽度、pH、濁度(NTU)、及溶氧飽和度(%)；校正結果發現各探針以濁度於低濃度時誤差較大；其餘各探針經校正後，各探針之讀值誤差均達可接受之範圍；此外本計畫執行期間以環保署EIA公告之標準檢測方法與水質連續監測系統之數據進行比對及現場水質資料分析，以提供相關數據比對之用途，比對結果發現水質連續監測系統所獲得之各項水質因子之資料與環保署EIA公告之標準檢測方法分析所獲得之資料，除濁度之數據外，其相對誤差皆小於5%之內，在可接受之範圍內。
三、重要發現
本計畫將海洋環境中各種水質參數資料，即時資料傳回實驗室並同時下載儲存，分析所獲得資料中各水質因子相互關係，其中溫度與潮位、pH與溶氧飽和度具顯著之相關性；值得注意的是，南灣海域每天隨著潮汐週期變化，溫度及溶氧飽和度會伴隨發生劇降之現象。今年度2011年3月11日，日本東北外海地震並引起海嘯，太平洋海嘯警報中心對五十個國家和地區發布海嘯警報，預計當日下午17:40到達台灣，由水質監測資料顯示當時南灣海域亦出現異常潮位變化。從本計畫珊瑚產卵前後五天水質資料發現，除了溫度以外，其他環境參數上大致相同，推斷可能與氣候異常引起水溫偏低，導致珊瑚產卵的種類和先後順序和往年不同。針對珊瑚白化之預警，本計畫參考美國國家海洋暨大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)之珊瑚礁觀測方法(Coral Reef Watch Methodology)，設定珊瑚白化溫度閥值判斷DHW(degree heating week)標準，經由計算分析結果顯示，本計畫監測海域之DHW值在執行期間內均未發生大於1之情況。

四、主要建議事項
在最經濟之原則下，藉由獲得高品質並具時效的資料，才可完整針對各種資料分析。
立即可行建議—持續監測南灣海域並收集長期監測資料
主辦機關：墾丁國家公園管理處
近年來全球暖化及海水溫度上升之議題受到全球各領域科學家高度關注，若此現象持續惡化將導致全球氣候變遷、海平面上升、島嶼消失、人類居住之陸地面積縮減、極地冰原面積縮減、暴風雨機率增加等問題，而各種陸地、海洋生物及極地生物亦將受到相當之衝擊，例如珊瑚白化現象加劇，甚至導致物種滅絕。
中長期建議—增設水質連續監測系統
主辦機關：墾丁國家公園管理處
南灣海域水質連續監測系統應設置何處最具代表性?最少應設置幾處?在經濟之考量並以南灣海域整體特性為基礎(例如湧升冷水團入侵區域、核能電廠溫排水影響區域及中間緩衝區域)，依據以往長期資料之統計分析之結果，建議水質連續監測系統可設置三個主要測站，分別為香蕉灣、入水口及出水口至貓鼻頭間；期望在最經濟之原則下，獲得高品質並具時效的資料。此外，海域水質資料透過即時網路上傳所獲得之水質因子相關資料，將可提供相關觀光業者或漁業最即時之利用。
經由實地監測建立預警系統，未來整合網路與衛星遙測之技術，建立完整珊瑚礁生態監測系統與意外事件即時監測，接軌全球珊瑚礁生態觀測網(Coral Reef Ecological Observation Network, CREON)，相信對墾丁公園海域珊瑚礁生態保育、觀光業者、漁業及科學研究，都將具有相當之貢獻。

計畫類別：[規劃]

英文計劃名稱：-

英文摘要：Abstract
This study under the support of the Kenting National Park Headquarters, conducted an on-line real time monitoring system of the water quality in coral reef ecosystem of the Nanwan Bay, southern Taiwan. The monitoring parameters include temperature, salinity, conductivity, dissolved oxygen, pH, turbidity as well as analysed nutrients (e.g., nitrite, nitrate, ammonium, and phosphate) with standard method of EIA. Based on the reliable data obtained through quality assurance/quality control (QA/QC) provided a valuable database. Results showed that On-line real time monitoring have also helpful explanation for natural episodic events( e.g., cold water intrusion) in this coral reef ecosystem. Photosynthesis of Alage resulted a strong positive correlation of oxygen Saturation and dissolved oxygen with increase pH of ambient seawater. Further, temperature and oxygen Saturation drops with tidal flow every day. The study is to establish the early warning systems for the conservation of coral reefs. After reviewing the CREWS and related references, we propose to use DHW (Degree Heating Weeks) as the indicator of coral bleaching. We used the thresholds of bleaching temperature around southern Taiwan: Nan Wan is 29℃. The results showed that the DHWs in August period were below 1. The program is not only successfully fitted in the bench top simulation, but also has a successful application in field work. The on-line real time monitoring results with emphasizing on the short time scale, e.g., hours to days, effects on coral reef ecosystem has also been discussed in this study.
KEYWORDS：on-line monitoring system, Nanwan Bay, Coral Reef Ecological Observation Network

辦理單位：台灣珊瑚礁學會

計畫屬性：本處委託辦理

執行年度：100B06

計畫主持人：孟培傑

中文關鍵字：水質連續監測系統、墾丁國家公園南灣海域、全球珊瑚礁生態觀測網

英文關鍵字：on-line monitoring system, Nanwan Bay, Coral Reef Ecological Observation Network

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