1985–2019 年南海诸岛珊瑚礁区热压力时空变化研究分析

陆永强，陈正华*，余克服*，何鑫，张威，兰思香

( 1. 广西大学 海洋学院，广西 南宁 530004；2. 广西大学 广西南海珊瑚礁研究重点实验室，广西 南宁 530004；3. 广西大学珊瑚礁研究中心，广西 南宁 530004)

1 引言

珊瑚礁是世界上生物多样性最丰富的生态系统，被称为海洋里的“热带雨林”，对人类和海洋生物有着重要的意义[1–2]。近几十年来全球气候变暖造成海表温度（SST）上升[3]，导致大规模珊瑚礁白化和死亡[4]。SST超过夏季最高温度1℃，珊瑚便会受到热压力影响排出体内共生的藻类（或共生虫黄藻失去体内色素），珊瑚露出白色的碳酸钙骨架，这种现象称为白化[5–6]。若热压力增强或持续时间过长，珊瑚就会死亡[7]。珊瑚白化对珊瑚礁的生物多样性和生态系统服务功能产生了严重的影响，预计21 世纪末全球暖化将导致珊瑚礁减少75%[8]。

我国珊瑚礁主要分布在南海诸岛，面积约为30 000 km2，占世界珊瑚礁面积的5%[9–10]。研究发现南海诸岛珊瑚礁正处于快速退化状态[11–12]，如西沙群岛2005–2006 年活珊瑚平均覆盖度为65%～70%[13]，到2015 年西沙群岛活珊瑚平均覆盖度为16.3%[11]。南海诸岛珊瑚礁是易受热压力影响的地区之一[14]。有研究表明南海诸岛珊瑚礁的热压力、白化和死亡与厄尔尼诺（El Niño）存在紧密的联系[15]，El Niño 一方面通过大气桥理论与南海进行大气环流[16]，另一方面吕宋海峡海流将El Niño 与南海相连[17]。珊瑚白化与热压力有直接关系[18]，在南海诸岛珊瑚礁退化的背景下，亟需对南海诸岛珊瑚礁区热压力及El Niño 对其影响展开研究。对于珊瑚礁热压力和白化的研究，传统研究手段大多集中在部分岛礁，南海诸岛珊瑚礁分布零散，研究人员无法定期访问所有珊瑚礁区域[19]。遥感具有覆盖范围广、时间空间分辨率高、成本低、可实现连续观测等特点，随着遥感技术的迭代升级，大范围的珊瑚礁区监测可以通过遥感卫星实现[20–21]。

本文将使用美国国家海洋和大气管理局（NOAA）珊瑚礁监测中心（CRW）的1985–2019 年每日5 km分辨率SST 数据集[22–23]，对南海诸岛珊瑚礁区的热压力进行时空变化分析，基于热压力评估珊瑚礁白化和死亡的风险。一方面可以探究珊瑚礁对大规模热压力的抵抗能力[24]，另一方面可以找出珊瑚礁热胁迫最小的地点，以便找出合适珊瑚礁区避难所[25–26]。珊瑚白化与El Niño 显著相关[27]，本文将对珊瑚礁区热压力和El Niño 进行相关性分析，量化El Niño 对南海诸岛珊瑚礁区热压力变化的影响。对南海诸岛珊瑚礁热压力的研究，有利于科学管理南海珊瑚礁，推进珊瑚礁生态系统的可持续发展[28]。

2 数据来源和方法

2.1 研究区域

珊瑚礁数据从全球珊瑚礁分布（Global Distribution of Coral Reefs）网站获取，网址https://data.unep-wcmc.org/datasets/1。南海诸岛珊瑚礁远离陆地受到人类活动影响较小，本文将南海诸岛珊瑚礁作为研究区。为了准确评估珊瑚礁区的热压力时空变化，本文将南海珊瑚礁进行20 km 缓冲扩展来表示南海珊瑚礁研究区[29]。缓冲后的珊瑚礁区主要分布在东沙群岛、西沙群岛、中沙群岛（黄岩岛）和南沙群岛（图1a）共4 851个像元，因此本文便将南海珊瑚礁研究区分为东沙珊瑚礁区（20°20′～21°10′N，116°26′～117°10′E）、西沙珊瑚礁区（15°32′～17°18′N，110°59′～112°58′E）、中沙珊瑚礁区（14°53′～15°25′N，117°29′～118°03′E）和南沙珊瑚礁区（7°03′～12°13′N，109°23′～118°02′E）。

图1 南海诸岛珊瑚礁研究区Fig. 1 Location of coral reef regions in the South China Sea islands

2.2 数据来源

2.2.1 海表温度

海表温度数据选取自美国国家大气与海洋中心管理局珊瑚礁观测计划中心( https://coralreefwatch.noaa.gov/index.php)的两组数据集：（1）1985 年1 月1 日至2019 年12 月31 日的每日更新5 km SST 数据集，该数据集是CRW 在2014 年发布的每日5 km 分辨率的海表温度产品，时间跨度是1985 年至今[23]；（2）3.1 version 5 km 分辨率的最热月平均数据（The Maximum Monthly Mean, MMM），MMM 代表1985–2012 年每个像元最热月平均气候SST 值[30]。

2.2.2 ONI

本文选取热带太平洋（5°N～5°S, 120°～170°W）海域（即Niño 3.4 区）的海表温度异常（Oceanic Niño Index, ONI）来表征El Niño。ONI 来源于NOAA 气候预测中心（Climate Prediction Center, CPC）发布的第五版数据集 (https://origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ENSOstuff/ONI_v5.php)，时间选择1985 年3 月至2019 年12 月。当Niño 3.4 区的海表温度距平值连续5 个月超过0.5℃就可以被判定为一次El Niño 事件。

2.3 研究方法

2.3.1 周热度

周热度（Degree Heating Week, DHW）是表示热压力大小的一个指标[31]，表示珊瑚礁区域连续3 个月（12 周）海表温度超过最热月平均温度（MMM）1℃及以上的累积值。本文用来描述1985–2019 年南海诸岛珊瑚礁区热压力的时空变化。本文逐像元提取南海诸岛珊瑚礁区的SST 数据集和MMM 数据，基于CRW 开发的热压力计算方法算出白化热点（HotSpot,HS）和DHW。其中，HS 是海表温度超过最大月平均SST 时，表示某个时间点的珊瑚礁受到热胁迫程度[32]。DHW 表示最近84 d HS 的累计值，在此期间只有HS超过1℃，珊瑚礁区才会受到热胁迫累积[33]。DHW 可根据Liu 等[34]提出的计算公式求得：

式中， SSTdaily为每天5 km 分辨率的海表温度；当 HS为负值时，珊瑚礁不受热胁迫作用，HS 记为0，单位：℃；一个DHW 代表一星期的HS 大于1℃，单位为℃-周。参照CRW 珊瑚白化预警判断标准[23,35]：当DHW≥4℃-周时，珊瑚礁受到的热胁迫使得珊瑚有白化风险；随着珊瑚礁受到热胁迫的强度提升，当DHW≥8℃-周时，珊瑚礁区的珊瑚存在死亡风险。

2.3.2 热压力统计分析

热压力胁迫作用可能致使珊瑚礁白化，可用最大周热度（Maximum DHW）来量化[36]。本文计算35 a 南海诸岛珊瑚礁区时间序列（每天）逐像元（共4 851 个像元）DHW 值，逐像元提取每年最大周热度（Annual Maximum DHW）的值。年最大DHW 可以表征当年度最大的热压力强度，可用来评估南海诸岛珊瑚礁受到热压力胁迫的程度及其可能的白化和死亡风险[37]。基于NOAA CRW 的SST 数据集和MMM 数据集，计算得到35 a 4 851 个像元的年最大DHW 值。珊瑚礁区所受的热压力时空变化可以通过以下指标来量化：（1）珊瑚礁区逐像元的最大DHW；（2）基于最小二乘法原理的线性趋势拟合方法[38]来评估1985–2019 年珊瑚礁区年最大DHW 的变化趋势；（3）珊瑚礁区最大DHW 发生的时间；（4）35 a 珊瑚礁区热压力造成珊瑚礁白化风险（年最大DHW ≥ 4℃-周）和死亡风险（年最大DHW ≥ 8℃-周）的频数。

2.3.3 南海珊瑚礁分区

南海诸岛珊瑚礁分布在不同纬度上。南沙珊瑚礁面积过大、经纬度跨越范围大，不利于南海诸岛珊瑚礁空间异质性体现。因此本文对南沙珊瑚礁区进行分区，参照Muñiz-Castillo 等[39]在加勒比海珊瑚礁的分区方法，将南沙珊瑚礁区35 a 的年最大DHW 进行K-means 聚类分析。为了评估K-means 聚类模型的聚类能力与数据的分类效果，引入CH（Calinski–Harabaz）指数（K）[40]，指数值越高表明该聚类模型对数据的聚类效果越好。当K=3 时CH 系数最大，聚类效果最好，南沙群岛珊瑚礁可分为3 个研究区：南沙–1珊瑚礁区、南沙–2 珊瑚礁区和南沙–3 珊瑚礁区。因此南海珊瑚礁区（图1b）为：东沙珊瑚礁区、西沙珊瑚礁区、中沙珊瑚礁区、南沙–1 珊瑚礁区、南沙–2 珊瑚礁区和南沙–3 珊瑚礁区。

2.3.4 DHW 与ONI 相关关系分析

El Niño 事件造成的热通量变化是南海海域SST上升的主要原因[41]，本文将对珊瑚礁区的热压力与ONI 进行相关性分析。首先对珊瑚礁区每日周热度（Daily DHW）的值进行月平均获得6 个珊瑚礁区月均时间序列，提取每个珊瑚礁区DHW 的中位数代表其热压力，同时进行pettie 非参数检验[42]，以确定6 个珊瑚礁区月均热压力显著变化时间点。其次，本文对热压力和El Niño 进行交叉小波分析（XWT），分析后者对前者的影响。交叉小波分析可以揭示南海诸岛珊瑚礁区热压力与El Niño 在时频中高能量区的能量共振和协方差分布规律，呈现两者的周期相似性和相位关系[43]，计算过程参考文献[44]；El Niño 事件对南海的影响具有滞后性，为了量化南海诸岛珊瑚礁区对El Niño 响应的时滞效应，最后本文对月均热压力和El Niño 时间序列进行时滞相关分析[45]。

3 结果与讨论

3.1 南海诸岛珊瑚礁区热压力特征分析

3.1.1 南海诸岛珊瑚礁区最大DHW 的空间变化规律

本文逐像元提取1985–2019 年南海诸岛珊瑚礁区最大DHW 的值。南海诸岛珊瑚礁区最大DHW 空间变化如图2 所示，最大DHW 的大小范围为0～12.9℃–周，最大DHW 在空间上呈现西北往东南逐渐减少的变化：东沙珊瑚礁区受到热胁迫最严重，热胁迫最小的是在南沙–1 珊瑚礁区。约93.9%的珊瑚礁区DHW≥4℃–周，即热压力可能造成珊瑚礁白化的风险，约19.6%的珊瑚礁区（东沙和部分西沙珊瑚礁区）DHW≥8℃–周，此时存在热压力造成珊瑚礁死亡的风险。由图3a 可以看出，南海诸岛珊瑚礁区最大DHW 取值在5～6℃–周的像元数量最多（31.5%），主要分布在南沙和中沙珊瑚礁区。东沙珊瑚礁区最易受到热压力及其造成白化和死亡风险的影响，因为最大热压力都大于11℃–周；西沙珊瑚礁区热压力都大于5℃–周；中沙珊瑚礁区热压力强度为4～7℃–周；南沙–1 珊瑚礁区热压力强度为2～7℃–周；南沙–2 珊瑚礁区热压力强度在4～8℃–周；南沙–3 珊瑚礁区热压力在4～11℃–周。

图2 南海诸岛珊瑚礁区年最大周热度小提琴图Fig. 2 The violin plots of the annual maximum degree heating week in the coral reef regions of the South China Sea islands

图3 1985–2019 年南海诸岛珊瑚礁区热压力异质性变化Fig. 3 Heat stress heterogeneity changes in the coral reef regions of the South China Sea islands from 1985 to 2019

本文结果显示最大DHW 在纬度上呈现由北向南减小的变化规律（图2，图3a）。南海诸岛珊瑚礁区热压力和同纬度的印度洋珊瑚礁区热压力几乎相同，印度洋珊瑚礁区最大DHW 为0～13℃-周[46]，明显低于同纬度加勒比珊瑚礁区最大DHW 的0～25.6℃-周[29]。南海诸岛珊瑚礁区热压力最强区域在高纬度地区，加勒比珊瑚礁区最强区域在低纬度地区。出现纬度变化原因：一方面是南海SST 较低[47]，1988–2015 年南海珊瑚礁区年平均SST 未超过30℃，最高值在南沙珊瑚礁区，最低位于东沙珊瑚礁区；另一方面是该区域最热月平均的值（MMM）较小，其在东沙珊瑚礁区最小，南沙珊瑚礁区最大，造成了热压力在东沙珊瑚礁区最大，南沙珊瑚礁区最小。

3.1.2 珊瑚礁区年最大DHW 变化趋势

南海诸岛珊瑚礁区的热压力在1985–2019 年呈上升趋势，如图3b 所示，研究区热压力上升趋势的值在0.013～0.174（℃-周）/a 之间。在纬度上呈现由北向南逐渐变小：珊瑚礁区年DHW 变化趋势最强的区域是东沙珊瑚礁区，都大于0.12（℃-周）/a；西沙珊瑚礁区年最大DHW 变化趋势大于0.04（℃-周）/a；中沙珊瑚礁区年最大DHW 变化趋势在0.06～0.12（℃-周）/a 的区间；南沙–1 珊瑚礁区年最大DHW 变化趋势为0.02～0.08（℃-周）/a；南沙–2 珊瑚礁区年最大DHW 变化趋势为0～0.08（℃-周）/a，在南海诸岛珊瑚礁区中变化趋势最小；南沙–3 珊瑚礁区年最大DHW变化趋势是0.04～0.12（℃-周）/a。

本文研究结果显示1985–2019 年南海诸岛珊瑚礁区热压力持续增强，与前人研究南海东沙、西沙和南沙珊瑚礁区的急性和慢性热压力都呈现升高趋势一致[48]。枝状珊瑚热胁迫适应性小于块状珊瑚，南海珊瑚优势属从枝状珊瑚属逐渐转化为块状珊瑚属[47]，热压力增强是重要原因。东沙珊瑚礁区升温最剧烈，增温速率的值最大[49]。造成热压力上升最主要的因素可能是El Niño 事件对海水的增温效果[50]，叠加人类气溶胶排放增加导致东亚夏季风减弱[51]，云量减少使得太阳有效辐射增加和海气交换的热量损失降低等[52]。以上因素共同作用加强了热压力的增强趋势，纬度上呈现由北向南递减的现象。

3.1.3 珊瑚礁年最大DHW 发生的时间

南海诸岛珊瑚礁区最大DHW 主要集中在特定的年份。如图3c 显示，南海珊瑚礁区最大DHW 出现的时间按像元比例由高到低分别为2010 年、2014 年、1998 年、2016 年、2019 年和其他年份，与El Niño 事件时间匹配[53]。约78.4%南海诸岛珊瑚礁年最大DHW发生在2010 年，主要分布在南沙珊瑚礁区和中沙珊瑚礁区；其次是2014 年，占南海诸岛珊瑚礁区像元比例约为17.6%，主要分布在西沙珊瑚礁区和南沙北部少许区域。第3 个最大年份DHW 发生在1998 年，占南海诸岛珊瑚礁区像元比例约为2.2%，分布在东沙珊瑚礁区。约1.7%南海诸岛珊瑚礁年最大DHW发生在2015 年、2016 年和2019 年。东沙珊瑚礁区年最大DHW 发生在1998 年和2007 年；西沙珊瑚礁区年最大DHW 发生在2014 年和2019 年；中沙珊瑚礁区年最大DHW 发生在2010 年、2014 年和2016 年；南沙–1 珊瑚礁区年最大DHW 发生在2010 年、2014 年和2015 年；南沙–2和南沙–3 珊瑚礁区年最大DHW 基本都发生在2010 年。

西沙珊瑚礁生态监控区的监测站（永兴岛及七连屿）2007–2015 年监测数据显示[54]：平均活珊瑚覆盖度由53.80%下降到5.44%。2011 年之前活珊瑚覆盖度急速下降，2011 年之后基本平稳；2012–2014 年活珊瑚覆盖度有少许恢复，珊瑚补充量增多、珊瑚种类增多；2014 年之后活珊瑚平均覆盖率与补充量降低。2007–2014 年，热压力不会造成珊瑚礁白化（图2），人类活动、长棘海星暴发以及海洋pH 偏低等因素与SST 升高叠加是珊瑚覆盖度降低的重要原因[55]。2014–2015 年热压力可能有造成西沙珊瑚礁发生白化的风险（图2），这可能是珊瑚礁再次退化的重要原因。2007 年5–6 月生态调查发现异常高温和过度捕捞的威胁造成南沙群岛渚碧礁和美济礁至少35 种珊瑚发生白化[12]。本文结果显示2007 年最大DHW 不会造成珊瑚礁白化的发生（图2），说明南沙渚碧礁和美济礁的珊瑚白化阈值可能小于4℃-周。珊瑚礁白化是多种因素共同作用，彼此相互影响的结果[13,56]，基于DHW 评估珊瑚礁白化可能存在低估的情况。

3.1.4 珊瑚礁区热压力造成白化和死亡风险的频数

本文逐像元提取南海珊瑚礁区1985–2019 年共35 个年最大DHW，频数表示35 年的年最大周热度可能造成珊瑚礁白化和死亡风险的次数[4]。当DHW≥4℃-周，热压力可能有造成珊瑚礁发生白化的风险；DHW≥8℃-周，热压力可能有造成珊瑚礁发生死亡的风险[37,57]。如图3d 和图3e显示，1985–2019 年南海诸岛珊瑚礁区DHW≥4℃-周的频数为0～13 次，约93.9%的珊瑚礁可能有超过1 次白化的风险；南海诸岛珊瑚礁区DHW≥8℃-周的频数为0～4 次，约19.6%的珊瑚礁可能有超过1 次死亡的风险。DHW≥4℃-周和DHW≥8℃-周发生频数在纬度上总体呈现由北向南递减：东沙珊瑚礁区最容易受到白化和死亡风险的影响，热压力可能造成该区全部珊瑚礁超过6 次白化风险和2 次死亡风险；西沙珊瑚礁区热压力可能造成该区全部珊瑚礁超过2 次白化风险，约84.6%的珊瑚礁存在1 次死亡风险；中沙珊瑚礁区热压力可能造成该区全部珊瑚礁超过3 次白化风险；热压力可能造成南沙–1 珊瑚礁区约80%的珊瑚礁，南沙–2 和南沙–3 珊瑚礁区全部珊瑚礁超过1 次白化风险，约18%的南沙–3 珊瑚礁区可能发生1 次珊瑚死亡事件，中沙、南沙–1 和南沙–2 珊瑚礁区都没有发生死亡风险。

东沙珊瑚礁区受到的热压力最大，可能经历过多次海表温度异常导致珊瑚白化事件。这与前人的研究结果基本一致[58]，例如1998 年严重的热白化导致东沙珊瑚礁潟湖内的珊瑚大量白化（超过90%），到2007 年珊瑚礁仅呈现初步恢复或几乎没有恢复的状态，异常高温潟湖珊瑚礁再次发生白化[14]。然而，由于吕宋海峡潮汐产生了内波，深部海水间歇上升使得东沙珊瑚礁区环礁北部和东部外礁斜坡的海表温度骤降[59]，东沙环礁珊瑚覆盖率仍然很高。内波可能使东沙环礁成为一个独特的珊瑚生态系统，东沙环礁未来可以作为珊瑚的热避难所[58]。

3.2 El Niño 对南海诸岛珊瑚礁区热压力的影响

南海远岸海域SST 升高主要受到El Niño 事件导致热通量变化影响[60]。为了研究南海诸岛珊瑚礁区热压力对El Niño 的响应，本文逐像元对1985–2019年南海诸岛6 个研究区每日DHW 进行月平均处理，选取各礁区中位数代表其月平均DHW 值，得到如图4所示的月平均DHW 时间序列数据：南海诸岛珊瑚礁区较强的热压力主要出现在1998–1999 年、2010–2011 年和2014–2017 年。pettie 非参数检验表明南海诸岛珊瑚礁区热压力变化时间主要在2010–2014 年之间。东沙珊瑚礁区在1998 年，西沙珊瑚礁区在2014–2015 年，中沙和南沙3 个珊瑚礁区在2010 年观测出最大热压力事件。1988 年以来南海诸岛珊瑚礁区便受到热压力的影响，自2010 年以后，南海诸岛珊瑚礁区大部分区域便受到持续的热压力作用。同时，本文发现El Niño 事件发生后南海诸岛热压力存在一定时间的滞后增强的现象。

图4 1985–2019 年珊瑚礁区月平均周热度（DHW）和ONI 时间序列Fig. 4 Time series of monthly mean degree heating week (DHW) of coral reef area and oceanic Niño index (ONI) from 1985 to 2019

时间序列显示南海诸岛珊瑚礁热压力受到El Niño 影响（图4），两者间的相关特征及周期有待进一步深入研究。交叉小波分析可以确定热压力与El Niño显著共振周期性，相互影响的时延相关特征和时频位相关系。图5 为南海诸岛珊瑚礁月平均DHW 与ONI的交叉小波功率谱，呈现出间歇式的相位动态变化特征：6 个珊瑚礁区共同存在3 个主要16～64 个月的显著共振周期：1998–2000 年、2010–2012 年以及2014–2017 年。1985 年之后，南海珊瑚礁的热压力受到El Niño 的影响不断增强，2014–2015 年之后有所减弱。6 个珊瑚礁区的小波功率谱也有不同，东沙珊瑚礁区1998–1999 年受到El Niño 影响最强，两者存在16～64 个月的显著共振周期；西沙珊瑚礁区直到2014 年受到El Niño 影响弱，2014–2017 年两者存在8～16个月的显著共振周期；中沙、南沙–1 和南沙–3 珊瑚礁区在2010–2012 年16～64 个月的显著共振周期；南沙–2 珊瑚礁区2010 年之前受到El Niño 影响最小。

图5 东沙（a）、西沙（b）、中沙（c）、南沙–1（d）、南沙–2（e）、南沙–3（f）珊瑚礁区月平均周热度（DHW）和ONI 的交叉小波能量谱Fig. 5 The cross wavelet transform characteristics of monthly mean degree heating week (DHW) of Dongsha (a), Xisha(b), Zhongsha (c), Nansha–1 (d), Nansha–2 (e), and Nansha–3 (f) coral reef area with oceanic Niño index (ONI)

6 个珊瑚礁研究区热压力事件最强时间段（1998–2000 年、2010–2012 年以及2014–2017 年）与El Niño 发生的时间基本吻合，总体呈现反相位变化，通过显著性检验的粗黑线区域内箭头总体特征表现为向上，表明El Niño 在主要周期尺度领先热压力不少于π/2 个相位。DHW 对ONI 的响应具有滞后性，ONI 值越大，南海诸岛珊瑚礁热压力越大，造成珊瑚白化和死亡的可能性越大。

交叉小波分析已确认南海诸岛珊瑚礁区热压力与El Niño 具有多时段显著滞后共振周期，但是滞后时间不明确。因此本文使用时滞相关分析研究热压力与El Niño 的时滞关系。结果如图6 所示：El Niño与南海诸岛热压力之间存在较弱的正相关（r＞0），存在7～9 个月的滞后时间，与贾丹丹等[49]分析南海SSTA 滞后于El Niño 3.4 区7～8 个月时间基本一致。其中，东沙和西沙珊瑚礁区滞后El Niño 9 个月时间（图6a，图6b），中沙珊瑚礁区滞后El Niño 8 个月时间（图6c），南沙3 个珊瑚礁区均滞后El Niño 7 个月时间（图6d 至图6f）。总之，El Niño 事件发生后产生的延迟效应致使7～9 个月后南海诸岛珊瑚礁区热压力增强，ONI 越高DHW 越强，珊瑚受到的热胁迫越严重。

图6 东沙（a）、西沙（b）、中沙（c）、南沙–1（d）、南沙–2（e）、南沙–3（f）珊瑚礁区月平均周热度（DHW）与ONI 时滞分析Fig. 6 Time lag analysis between monthly mean degree heating week (DHW) of Dongsha (a), Xisha (b), Zhongsha (c), Nansha-1 (d),Nansha-2 (e), and Nansha-3 (f) coral reef area with oceanic Niño index (ONI)

4 结论

本文首先提取南海诸岛6 个珊瑚礁区年最大DHW 来研究其热压力时空变化规律，并基于年最大DHW 评估珊瑚礁白化和死亡风险。其次计算南海诸岛6 个珊瑚礁区月平均DHW，利用交叉小波相关分析法和时滞相关分析对月平均DHW 和ONI 进行相关性分析。得到以下结论：1985–2019 年南海诸岛珊瑚礁区中的热压力为0～12.9℃–周，呈上升趋势，在纬度上由北到南呈递减变化；南海诸岛珊瑚礁区最大DHW 主要发生在2010 年、2014 年和1998 年；南海诸岛珊瑚礁区热压力可能造成珊瑚礁白化风险（DHW≥4℃–周）和死亡风险（DHW≥8℃–周）的频数也纬度上由北到南呈递减变化：93.9%的南海诸岛珊瑚礁区可能会发生一次白化风险，80.4%的珊瑚礁区热压力不会引起珊瑚死亡；东沙珊瑚礁区受到的热压力最强，热压力可能造成珊瑚白化和死亡的风险频数最大，南沙–1 珊瑚礁区受到热压力的影响最少。El Niño 事件影响了南海诸岛珊瑚礁区热压力（1998–1999 年、2010–2011 年和2014–2017 年）变化，El Niño和热压力之间存在16～64 个月显著共振周期的反相位关系，南海诸岛珊瑚礁区热压力会随着El Niño 事件发生而滞后增大，南海诸岛珊瑚礁区热压力滞后El Niño 事件7～9 个月的时间。大部分区域2010 年以后热压力强度显著增强，珊瑚礁白化和死亡风险增加。结合西沙珊瑚礁站点监测和南沙（美济礁和渚碧礁）珊瑚礁调查数据，发现多因素互相作用会导致珊瑚礁发生白化，基于热压力对南海诸岛珊瑚礁区白化评估存在低估的可能，南海诸岛珊瑚礁的白化阈值可能小于4℃–周。