Research

До кінця 21 століття більшість океанів поміняє колір

Зміна клімату викликає значні змінив стані фітопланктону в Світовому океані, і нове дослідження MIT показало, що в найближчі десятиліття ці зміни сильно вплинуть на колір океану, посилюючи його сині і зелені області. Супутники повинні виявити ці зміни відтінку і заздалегідь попередити про широкомасштабні зміни морських екосистем.

У журналі Nature Communications вчені повідомляють,що розробили глобальну модель, яка імітує зростання і взаємодія різних видів фітопланктону, або водоростей, а також те, як суміш видів в різних місцях буде змінюватися при підвищенні температури по всьому світу. Дослідники також змоделювали, як фітопланктон поглинає і відбиває світло, і як змінюється колір океану, оскільки глобальне потепління впливає на склад співтовариств фітопланктону.

Дослідники випробували свою модель, прокрутивши її до кінця 21 століття, і з'ясували, що до 2100 року більше 50% світових океанів змінять свій колір, внаслідок зміни клімату.

Дослідження передбачає, що сині області,такі як субтропіки, стануть ще більш синіми, оскільки фітопланктону стане менше - і життя в цілому - в цих водах, якщо порівнювати з сучасним станом справ. Деякі регіони, які сьогодні більш зелені, на зразок тих, що близько полюсів, можуть стати ще зеленішим, так як більш високі температури призводять до поширення різноманітного фітопланктону ..

«Ця модель передбачає, що неозброєномуоці ці зміни буде помітити нелегко, і океан все одно буде виглядати так, ніби у нього є сині області в субтропіках і більш зелені - біля екватора і полюсів », говорить провідний автор роботи Стефані Даткевіч з Відділення наук про Землю, атмосфері і планеті Массачусетського технологічного інституту. «Ця базова схема залишиться колишньою. Однак глибинні зміни будуть досить істотні, щоб вплинути на іншу харчовий ланцюжок, яка тримається на фітопланктоні ».

Колір океанів залежить від кількості хлорофілу

Колір океану залежить від того, як сонячне світловзаємодіє з тим, що знаходиться у воді. Тільки молекули води поглинають майже весь сонячне світло, за винятком синьої частини спектра - вона відбивається. Отже, щодо безплідні області відкритого океану здаються темно-синіми з космосу. Якщо в океані є будь-які організми, вони можуть поглинати і відбивати світлові хвилі різної довжини, в залежності від їх індивідуальних властивостей.

Фітопланктон, наприклад, містить хлорофіл,пігмент, який поглинає в основному сині ділянки сонячного світла, виробляючи вуглець для фотосинтезу, і в меншій мірі - зелені частини. В результаті, більше зеленого світла відбивається від океану, що надає областям, багатим водоростями, зеленуватий відтінок.

З кінця 1990-х років супутники постійно вимірюваликолір океану. Вчені використовували ці вимірювання для отримання кількості хлорофілу і, відповідно, фітопланктону в конкретному районі океану. Але Даткевіч каже, що хлорофіл не обов'язково буде відображати чутливий сигнал зміни клімату. Будь-які значні коливання в хлорофілі цілком можуть бути викликані глобальним потеплінням, але також - «природного мінливістю», нормальними періодичними стрибками в хлорофілі через природних явищ, пов'язаних з погодою.

«Подія рівня Ель-Ніньо або Ла-Нінья викличедуже великі зміни в хлорофілі, тому що змінює кількість поживних речовин, що надходять в систему », каже Даткевіч. «Через ці великих, природних змін, які трапляються кожні кілька років, важко зрозуміти, чи зміниться ситуація через зміни клімату, якщо просто дивитися на хлорофіл».

Моделювання океанського світла

Замість того, щоб дивитися на отримані оцінкихлорофілу, команда задалася питанням, чи можна побачити чіткий сигнал про вплив зміни клімату на фітопланктон, якщо дивитися тільки на супутникові вимірювання відбитого світла.

Група доопрацювала комп'ютерну модель, якувикористовувала в минулому для прогнозування змін фітопланктону при підвищенні температури і подкислении океану. Ця модель бере інформацію про фітопланктоні, таку як його споживана їжа, і як він росте, і включає цю інформацію в фізичну модель, яка демонструє океанічні течії і перемішування.

На цей раз, втім, учені додали в модельновий елемент, який не був включений в інші методи моделювання океану: здатність оцінювати конкретні довжини хвиль світла, які поглинаються і відбиваються океаном, в залежності від кількості та типу організмів певного регіону.

«Сонячне світло потрапляє в океан, і все, щознаходиться в океані, поглинає його, як хлорофіл », говорить Даткевіч. «Інші речі будуть поглинати його або розсіювати. Так що визначити, як світло буде відбиватися від океану і надавати йому колір, досить важко.

З'ясувалося, що модель вчених можевикористовуватися для прогнозування кольору океану при зміні умов навколишнього середовища в майбутньому. І найкраще в цьому те, що його можна використовувати в лабораторії.

Сигнал в синьо-зелених тонах

Коли вчені додали в модель глобальнітемператури і підвищили їх на 3 градуси до 2100 року - такий прогноз більшості вчених, якщо ніяких дій по скороченню викидів парникових газів робитися не буде - вони виявили, що довжини хвиль світла в синьому і зеленому частинах спектра відреагували швидше за всіх.

Більш того, цей синьо-зелений хвильової діапазондемонструє дуже чіткий сигнал, або зсув, пов'язаний зі зміною клімату: зсув відбувається раніше, ніж очікувалося, коли вчені дивилися на хлорофіл.

«Хлорофіл змінюється, але ви не можете побачити йогочерез неймовірну природного мінливості », говорить Даткевіч. «Однак ви можете побачити значну зміну клімату в деяких з цих діапазонів хвиль в сигнали, які посилає на супутники. Так що саме тут ми повинні шукати справжній сигнал змін до супутникових вимірах ».

Відповідно до моделі вчених, зміна клімату вже змінює склад фітопланктону, а значить і колір океанів. До кінця століття наша блакитна планета сильно зміниться.

«До кінця 21 століття стане помітна зміна в кольорі50% океанів. Зміна буде досить серйозним. Різні типи фітопланктону по-різному поглинають світло, і якщо зміна клімату змістить одну спільноту фітопланктону іншим, це також змінить типи харчових ланцюжків, які вони можуть підтримувати ».

Ви підтримуєте боротьбу зі зміною клімату? Розкажіть в нашому чаті в Телеграма.