Почему Мировой океан меняет свой цвет: зеленые воды
На протяжении десятилетий спутники измеряли цвет земных океанов, собирая данные о цвете света, отражающегося от воды. В частности, один спутник, спутник Aqua, с его датчиком спектрорадиометра среднего разрешения (MODIS), недавно завершил 20-летний сбор высококачественных глобальных данных о цвете океана. Новое исследование, проведенное Массачусетским технологическим институтом и Национальным океанографическим центром Великобритании, изучило эти данные и обнаружило изменения, которые нельзя объяснить только естественной межгодовой изменчивостью цвета воды.
«Я запускала симуляции, которые годами говорили мне, что эти изменения цвета океана произойдут. На самом деле видеть, как это происходит на самом деле, не удивительно, а страшно. И эти изменения согласуются с антропогенными изменениями нашего климата», — заявила Стефани Дуткевич, один из соавторов исследования. «.
Почему нам так важен цвет океана
Цвет океанических вод отражает жизнь, которая обитает в его верхних слоях. «Поверхность» океана простирается от нуля до 100 метров вглубь. Здесь воды встречаются с атмосферой и поглощают углекислый газ из воздуха.
Как правило, темно-синяя вода содержит очень мало жизни, тогда как более зеленая указывает на наличие экосистем, в основном фитопланктона — крошечных бактерий, содержащих зеленый пигмент хлорофилл. Фитопланктон составляет основу водной пищевой сети, питая все, от микроскопического зоопланктона до моллюсков, которых затем поедают более крупные рыбы и морские млекопитающие. Без фитопланктона многие океанические пищевые сети разрушились бы, что сильно повлияло бы на морскую жизнь и людей, которые питаются рыбой.
Однако помимо обеспечения питательными веществами фитопланктон создает кислород посредством фотосинтеза, который выделяется в океан и атмосферу и поглощает углекислый газ. Таким образом, мониторинг фитопланктона на поверхности океанов — хороший способ оценить, как они реагируют на изменение климата. Традиционно измерение хлорофилла в фитопланктоне дает хорошее представление о долгосрочных тенденциях в цвете океана. Однако исследования показали, что для обнаружения тенденций изменения хлорофилла, вызванных изменением климата, требуется более 30 лет спутниковых данных.
В 2019 году Дуткевич и ее коллеги разработали новую модель, показывающую, что естественная вариация цвета океана намного меньше, чем наблюдаемая в хлорофилле, а это означает, что изменения, вызванные изменением климата, должно быть легче обнаружить, включив цвета океана в дополнение к другим параметрам, которые традиционно используются для оценки. Это также привело к тому, что вместо 30 лет для качественной оценки можно было использовать данные всего за 20 лет.
Зеленые волны
Анализируя данные с 2002 по 2022 год с использованием семи цветов океана, исследователи смогли увидеть, как цвета менялись от региона к региону в течение определенного года. Затем, глядя на то, как эти вариации менялись за 20 лет, они отследили четкую тенденцию, превышающую нормальную годовую изменчивость.
Данные реальных наблюдений сравнивались с моделью 2019 года, разработанной Дуткевич, которая имитировала океаны Земли по двум сценариям: один с добавлением парниковых газов и один без них. Модель парниковых газов предсказала, что в течение 20 лет появится значительная тенденция, которая вызовет изменение цвета океана примерно в половине поверхностных океанов мира. Прогноз модели и реальные данные были почти идентичными: изменение цвета наблюдалось более чем в 56% мировых океанов. В частности, было обнаружено, что тропические океаны вокруг экватора со временем стали зеленее.
По словам исследователей, измерение цвета океана может предоставить ученым более быстрый и чувствительный способ определения того, как изменение климата влияет на морские экосистемы.
«Цвет наших океанов изменился. И мы пока не можем сказать, как именно. Но мы можем сказать, что эти изменения отражены в сообществах планктона, которые повлияют на всю остальную пищевую цепочку. Данное обстоятельство также повлияет на количество углерода, который будет поглощать океан, потому что разные виды планктона имеют разные способности к этому процессу. Мы надеемся, что люди отнесутся к этому серьезно», — пишет Дуткевич.