Az éghajlatváltozás jelentős változásokat idéz elő az óceánok fitoplanktonjának állapotában, és egy új MIT tanulmány kimutatta, hogy ezek a változások nagymértékben befolyásolják az óceán színét az elkövetkező évtizedekben, fokozva kék és zöld területeit. A műholdaknak fel kell ismerniük ezeket a színárnyalat-változásokat, és korai figyelmeztetést kell adniuk a tengeri ökoszisztémákban elterjedt változásokra.
A Nature Communications folyóiratban a tudósok beszámoltak arról, hogy olyan globális modellt dolgoztak ki, amely utánozza a különféle fitoplanktonok vagy algák növekedését és kölcsönhatását, valamint azt, hogy a fajok keveréke a különböző helyeken hogyan változik, amikor a hőmérséklet világszerte emelkedik. A kutatók modellezték azt is, hogy a fitoplankton hogyan szívja fel és tükrözi a fényt, és hogyan változik az óceán színe, amikor a globális felmelegedés befolyásolja a fitoplankton közösségek összetételét.
A kutatók a 21. század végéig futtatva tesztelték modellüket, és megállapították, hogy 2100-ig a világ óceánjainak több mint 50% -a megváltozik a színe az éghajlatváltozás miatt.
A tanulmány szerint a kék területek, mint például a szubtrópusok, még inkább vakossá válnak, mivel ezekben a vizekben kevésbé van fitoplankton - és általában az élet - a jelenlegi helyzethez viszonyítva. Néhány manapság zöldebb régió, például a pólusok közelében fekvő régiók még zöldebbé válhatnak, mivel a magasabb hőmérsékletek számos fitoplankton elterjedéséhez vezetnek.
"Ez a modell feltételezi, hogy ezeket a változásokat nem lesz szabad szemmel látni, és az óceán továbbra is úgy néz ki, mintha a szubtrópusi területeken kék övezetek és az Egyenlítő és a pólusok közelében zöldebb területek vannak" - mondja Stephanie Datkiewicz, a Tudományos Osztály vezető szerzője. Föld, légkör és bolygó a Massachusetts Institute of Technology-ban. Ez az alapvető rendszer változatlan marad. A mélységváltozás azonban elég jelentős lesz ahhoz, hogy befolyásolja a fitoplankton táplálékláncának többi részét."
Az óceánok színe a klorofill mennyiségétől függ
Az óceán színe attól függ, hogy a napfény milyen kölcsönhatásba lép a vízben találhatóval. Csak a vízmolekulák szinte minden napfényt elnyelnek, kivéve a spektrum kék részét - ez tükröződik. Következésképpen a nyílt óceán viszonylag kopár területei mélykéknek tűnnek az űrből. Ha vannak olyan organizmusok az óceánban, akkor képesek abszorbeálni és visszaverni különböző hosszúságú fényhullámokat, az egyedi tulajdonságaiktól függően.
Promóciós videó:
A fitoplankton például klorofilt, egy pigmentet tartalmaz, amely elsősorban a napfény kék részeit szívja fel, a szén képződik a fotoszintézishez, és kisebb mértékben a zöld részeket. Ennek eredményeként az óceánon több zöld fény visszatükröződik, ami zöldes árnyalatot ad az algagazdag területeknek.
Az 1990-es évek vége óta a műholdak folyamatosan mérik az óceán színét. A tudósok ezeket a méréseket az óceán egy meghatározott területén a klorofill és ennek következtében a fitoplankton mennyiségének meghatározására használják. De Datkevich szerint a klorofill nem feltétlenül tükrözi az éghajlatváltozás érzékeny jelét. A klorofill bármilyen jelentős ingadozását a globális felmelegedés, valamint a "természetes változékonyság", a klorofill normális, időszakos ugrása okozhatja a természetes időjárási jelenségek miatt.
"Egy El Niño vagy La Niña esemény nagyon nagy változásokat okoz a klorofillben, mivel megváltoztatja a rendszerbe bejutó tápanyagok mennyiségét" - mondja Datkevich. "Ezekkel a nagy, természetes változásokkal, amelyek néhány évente történnek, nehéz megfigyelni, hogy az éghajlatváltozás megváltozik-e, csak a klorofillre nézzen."
Óceánfény szimuláció
A kapott klorofill becslés helyett a csoport azon töprengett, vajon egyértelmű jel van-e az éghajlatváltozás fitoplanktonra gyakorolt hatásáról, ha csak a visszavert fény műholdas méréseit vesszük figyelembe.
A csapat továbbfejlesztett egy számítógépes modellt, amelyet a múltban a fitoplankton változásának előrejelzésére használta fel a hőmérséklet emelkedésével és az óceán savasodásával. Ez a modell információkat gyűjt a fitoplanktonról, például az élelmezésről és annak növekedéséről, és beépíti ezeket az információkat egy fizikai modellbe, amely bemutatja az óceán áramlását és a keveredést.
Ezúttal azonban a tudósok új elemmel egészítették ki a modellt, amelyet nem építettek be más óceánmodellezési módszerekbe: az a képesség, hogy becsüljék meg az óceán abszorbeált és visszatükröződött fényének bizonyos hullámhosszait, az egy adott régióban élő szervezetek számától és típusától függően.
„A napfény eléri az óceánt, és az óceánban mindent elnyel, mint a klorofill” - mondja Datkevich. „Más dolgok elnyelik vagy eloszlatják. Tehát nehéz meghatározni, hogy a fény hogyan tükrözi az óceánt, és milyen színű lesz.
Kiderült, hogy a tudósok modellje felhasználható az óceán színének előrejelzésére, amikor a jövőben a környezeti feltételek megváltoznak. És a legjobb dolog az, hogy laboratóriumban használható.
Jel kék-zöld színben
Amikor a tudósok hozzáadották a modellhez a globális hőmérsékletet, és 2100-ig 3 fokkal emelték őket - a legtöbb tudós becslése szerint ha nem tesznek lépéseket az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére -, úgy találták, hogy a spektrum kék és zöld részén a fény hullámhosszai reagálnak a leggyorsabban. …
Sőt, ez a kék-zöld hullámforma nagyon egyértelmű jelet vagy eltolódást mutat, ami az éghajlatváltozással jár: az eltolódás korábban történik, amikor a tudósok a klorofillre nézve várták.
"A klorofill megváltozik, de a hihetetlen természetes változékonyság miatt nem látja" - mondja Datkevich. „A műholdaknak küldött jelben azonban ezekben a hullámsávokban jelentős éghajlatváltozás tapasztalható. Tehát itt kell keresnünk a műholdas mérések változásának valódi jelét.”
A tudósok modellje szerint az éghajlatváltozás már megváltoztatja a fitoplankton összetételét és ezáltal az óceánok színét. A század végére kék bolygónk drámaian megváltozik.
„A 21. század végére az óceánok 50% -ának színe észrevehetően megváltozik. A változás elég nagy lesz. A fitoplankton különféle típusai különféleképpen absorbálják a fényt, és ha az éghajlatváltozás az egyik fitoplankton közösséget a másikra helyezi át, akkor megváltozik az általuk támogatott tápkendő típusa is."
Ilya Khel