目前的氣候模式中，海水溫度是一個非常重要的參數，因為它和其他的氣候變數有極大的相關性，例如濕度、氣溫、雲層覆蓋程度、大氣反射率，或海洋和大氣環流的模式等，都和海水溫度變化有關。尤其熱帶地區的高溫海水提供大量的水氣與熱量，因此容易造成劇烈的大氣對流，影響大氣能量的重新分配，並同時影響了海洋及大氣流動的循環模式，因此熱帶地區的海洋-大氣交互作用系統，在全球的氣候系統中，扮演著極為重要的角色。
珊瑚主要分布於在清澈且溫暖的淺海中（18～30℃），生長的過程中會分泌碳酸鈣形成外骨骼，同時也將當時海水的狀況記錄於外骨骼中，再加上某些造礁珊瑚生長速度很快，一年平均可成長數公分，且生命週期超過一個世紀。在這種優秀的條件之下，生長於海陸交界、廣大邊緣海域的珊瑚，記錄了環境變遷的訊息。現生珊瑚往往可以提供近數百年來連續的氣候記錄，其解析度有時甚至可以達到數星期，這種空間與時間分布的特性將彌補現今氣象觀測資料的不足之處，甚至可以提供過去古氣候高解析度的研究資料。
石珊瑚在成長的過程中，不斷在海水中堆積碳酸鈣質的骨骼，牠們依下述的方程式將海水中的二價鈣離子固定下來：
Ca^2+ + 2HCO3^- ←→ CaCO3 + H2CO3
珊瑚骨骼中的主要成分碳、氧及鈣，就不停記錄了生長當時的海水化學特性。此外，就在碳酸鈣骨骼形成的同時，珊瑚生長處附近的海水中，也含有各種不同的二價陽離子（如鍶、鋇、鎘、錳、鉛等），由於這些陽離子價數和鈣離子相同，且其離子半徑也和鈣離子相近，所以在珊瑚骨骼形成的同時，這些二價陽離子，大致按照它們在海水中的比例，被牢固地鍵結入珊瑚的骨骼中。於現生的珊瑚來說，由珊瑚明顯的年成長紋，能使我們做到精確的年代指認。對於化石珊瑚而言，最近發展出很準確的釷-鈾定年法（230Th/234U dating technique），對於一百年到十萬年的化石珊瑚標本，能提供誤差小於1％的分析能力。因此，經過分析珊瑚中二價陽離子與鈣的比例，或者氧18同位素的分析，將獲得較高解析度的古氣候資料，例如研究發現海水溫度每升高攝氏1度會造成正在成長的骨骼中的鍶元素減少0.8 ％，鎂元素增加3 ％，鈾元素減少5 ％。以下為幾個珊瑚與環境變遷研究的例子：
一.海水溫度：
1. 2002年澳洲國立大學高更（M. K. Gagan）及其研究小組鑽取大堡礁附近七個海域的現生微孔珊瑚岩芯標本， 分析鍶及鈾的含量，重建了自十七世紀以來澳洲東北海域的海表水溫變化。發現1700年以前及1900到1950年間，當地海表水溫較現在低攝氏1～2度；目前則處於四個世紀以來的最高溫，且未來水溫有持續攀升的趨勢。
2.中央研究院地球科學所李太楓及其研究團隊於1996年發表的珊瑚鍶鈣比溫度計。利用墾丁核三廠冷卻水入水口不同種的鐘形及團塊微孔珊瑚，建立的兩支鍶鈣比溫度計，在95％可信度範圍內並無不同，表示這兩支溫度計可以互用。此溫度計為全世界首度使用實測珊瑚生長水溫校正而來，迄今該成果仍不斷被重要期刊的研究論文引用。
3.
（a）全球各地鑽取一公尺以上珊瑚岩芯標本分布圖。紅點代表已有成果發表的採樣地點，而研究工作尚在進行者，則以白點表示。藍、橘、紅顏色區塊表示聖嬰年發生時的氣候異常情形。
（b）肯恩（M.A. Cane）等人利用巴布亞新幾內亞北邊海域微孔珊瑚的氧同位素比值重建當地一百年（1890~1990）的聖嬰─反聖嬰事件
（b）肯恩（M.A. Cane）等人利用巴布亞新幾內亞北邊海域微孔珊瑚的氧同位素比值重建當地一百年（1890~1990）的聖嬰─反聖嬰事件
4.藉由分析珊瑚骨骼中的鍶鈣比值，重建綠島北面海域連續14年（1981～1994）季節性海水溫度變化圖。該海域平均冬季與夏季水溫變化範圍約為攝氏21～27度。其中1982～1983、1987～1988及1993～1994年的冬季溫度，明顯比其他年高攝氏1～2度；這些異常現象與東北季風減弱及聖嬰事件有著密切的關聯性。
二.海平面高度
哥倫比亞大學費爾邊克（R. G. Fairbanks）教授及其研究群於1988年在加勒比海，西印度洋群島東端的巴貝多島鑽取珊瑚化石，尋找一種大西洋特有的軸孔珊瑚化石（Acropora palmata）在地層中出現的相對位置，以重建古海水面高度變化。因為這種軸孔珊瑚只生長在淺於五公尺的海表水中，故它出現的地方，便代表著當時海水面的位置。
哥倫比亞大學費爾邊克（R. G. Fairbanks）教授及其研究群於1988年在加勒比海，西印度洋群島東端的巴貝多島鑽取珊瑚化石，尋找一種大西洋特有的軸孔珊瑚化石（Acropora palmata）在地層中出現的相對位置，以重建古海水面高度變化。因為這種軸孔珊瑚只生長在淺於五公尺的海表水中，故它出現的地方，便代表著當時海水面的位置。
(以上資料整理自：科學發展月刊，作者為台大地質系沈川洲副教授，見參考資料第一個連結)目前國際上對於珊瑚氣候學的發展前途寄予相當大的期望，由於珊瑚骨骼所記錄的多種環境訊息，在時間上，可提供從現在回推至十萬年前的資料；在空間上，可廣布至全世界的熱帶大洋；在解析度上，可達到以月為單位的標準，幾乎不比儀器記錄的資料遜色，因此目前國際上對於珊瑚氣候學的研究正在蓬勃發展。而國際間正在進行或在研議中的研究主題，包括：不同地區的熱帶海洋-大氣系統，例如：ENSO系統、亞洲季風系統（Asian monsoon）、大西洋信風系統（Atlantic trade winds）、副熱帶環流系統（subtropical gyres）、沿岸湧升流系統（coastalupwelling systems）等。針對這些系統，挑選重要的地質時代，例如最近一百年、小冰期（Little IceAge）、中世紀暖期（Medieval Warm Period）、全新世暖期（Holocene Warm Period 4-7 ky BP）、仙女木期（Younger Dryas Period 10.5 ky BP）、上次冰期高峰（Last Glacial Maximum 18 ky BY）等，重建空間分布廣大且具高解析度的古環境資料。有了這些資料，便可對於這些重要年代的環境特性，如季節特性、年間環境變異、特殊事件等，有更深入的了解，甚至更進一步利用頻譜分析（spectrum analysis）的方法，解析出古氣候資料所隱含的特殊週期性變動，並和具有相似週期性變動的外營力比對。
台灣附近海域有發育良好的珊瑚礁群，是進行珊瑚古環境變遷研究的最佳地點之一；而座落於屏東車城國立海洋生物博物館，從數年前成立之初，即陸續對台灣南部墾丁海域及周遭離島進行系統性大規模相關於珊瑚礁分布、健康狀態、珊瑚復育及保護等調查工作。但是台灣需要跨領域整合性珊瑚研究計畫，尤其是結合海洋生物專家與分析化學專長學者，一齊合作從事珊瑚水箱培養實驗，從基礎生態和分析化學角度著手，如此，台灣古氣候學的研究也將可達到參與國際合作的水準。
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