Sea surface temperature reconstruction (Sr/Ca) from modern and fossil Caribbean holocene corals

Abstract

Previous studies suggest that recent global temperature rise has been driven by both anthropogenic activity and natural variability. The study of pre-historic climate change without anthropogenic influences should place natural climate variability into context. The focus of this study is to interpret tropical Sea Surface Temperature (SST) based on measured Sr/Ca ratios, through the Holocene from ~9.0 K ± 200 - 5.6 K ± 29 ybp from five (5) fossil Orbicella complex sp. corals collected from different facies in a well-preserved reef (Cañada Honda) located on the slopes of Enriquillo Lake Valley, Dominican Republic. A Sr/Ca-Temperature calibration curve was developed using a modern Orbicella complex sp. coral from Barahona Bay, ~70 Km from the fossil Cañada Honda Reef. Temperatures derived from previous Sr/Ca data sets were re-calculated with our equation. Coral growth rates based on measurements from radiographs indicate slow growth of fossil corals (1.32 - 1.98 mm/year, n=5) relative to the modern Barahona location coral that show a growth rate of 7.34 mm/year. U-Th analyses indicate a mid-Holocene for the age corals (8,365 ± 25 - 5,690 ± 29 ybp, n=5). Original aragonite mineralogy of the coral skeleton (i.e. no neomorphism to calcite) was corroborated by XRD analyses. The resulting Sr/Ca-Temperature calibration equation is Sr/Ca = -0.0676*SST + 10.7867. The SST average values obtained were 27.8 ± 1.1 (°C) for modern coral, (18.79 ± 1.2 to 26.86 ± 2.0 °C) for fossil corals, and they provide snapshots of SST for early to mid-Holocene ages.

Estudios previos sugieren que el reciente aumento global de la temperatura ha sido impulsado tanto por la actividad antropogénica como por la variabilidad natural. El estudio del cambio climático prehistórico sin influencias antropogénicas debe ubicar la variabilidad climática natural en su contexto. El objetivo de este estudio es interpretar la temperatura superficial del mar tropical (SST) basada en relaciones medidas de Sr / Ca, a través del Holoceno desde ~ 9,0 K ± 200 - 5,6 K ± 29 ybp de cinco (5) fósiles del complejo Orbicella sp. corales recolectados de diferentes facies en un arrecife bien conservado (Canadá Honda) ubicado en las laderas del Valle del Lago Enriquillo, República Dominicana. Se desarrolló una curva de calibración Sr / Ca-Temperature usando un complejo moderno de Orbicella sp. coral de la bahía de Barahona, a unos 70 km del fósil Cañada Honda Reef. Las temperaturas derivadas de los conjuntos de datos anteriores Sr / Ca se recalcularon con nuestra ecuación. Las tasas de crecimiento de corales basadas en mediciones de radiografías indican crecimiento lento de corales fósiles (1.32 - 1.98 mm / año, n = 5) en relación con la moderna ubicación de coral Barahona que muestra una tasa de crecimiento de 7.34 mm / año. Los análisis U-Th indican un Holoceno medio para los corales de edad (8.365 ± 25 - 5.690 ± 29 ybp, n = 5). La mineralogía de aragonita original del esqueleto coralino (es decir, no neomorfismo a la calcita) fue corroborada por análisis XRD. La ecuación de calibración de Sr / Ca-temperatura resultante es Sr / Ca = -0.0676 * SST + 10.7867. Los valores promedio de SST obtenidos fueron 27.8 ± 1.1 (° C) para los corales modernos (18.79 ± 1.2 a 26.86 ± 2.0 ° C) para los corales fósiles, y proporcionan instantáneas de SST para edades tempranas a medias del Holoceno.