Klimaforandringer forårsager væsentlige ændringer i plantenplanktons tilstand i verdenshavene, og en ny MIT-undersøgelse har vist, at disse ændringer i høj grad vil påvirke havets farve i de kommende årtier og intensivere dets blå og grønne områder. Satellitter bør registrere disse farveændringer og give tidligt advarsel om udbredte ændringer i marine økosystemer.
I tidsskriftet Nature Communications rapporterer forskere, at de har udviklet en global model, der efterligner væksten og samspillet mellem forskellige typer fytoplankton eller alger, og hvordan blandingen af arter forskellige steder vil ændre sig, når temperaturerne stiger rundt i verden. Forskerne modellerede også, hvordan planteplankton absorberer og reflekterer lys, og hvordan havets farve ændrer sig, da global opvarmning påvirker sammensætningen af planteplanktonsamfund.
Forskere testede deres model ved at køre den til slutningen af det 21. århundrede og fandt, at i 2100 mere end 50% af verdens oceaner vil ændre farve på grund af klimaændringer.
Undersøgelsen antyder, at blå områder, såsom subtroperne, bliver endnu blåere, da der er mindre fytoplankton - og livet generelt - i disse farvande sammenlignet med den aktuelle situation. Nogle regioner, der er grønnere i dag, såsom dem nær polerne, kan blive endnu grønnere, da højere temperaturer fører til spredning af en række planter.
"Denne model antager, at disse ændringer ikke vil være lette for det blotte øje at bemærke, og havet vil stadig se ud som om det har blå områder i subtroperne og grønnere områder nær ækvator og poler," siger hovedforfatter Stephanie Datkiewicz fra Science Division. Jord, atmosfære og planet for Massachusetts Institute of Technology.”Denne grundlæggende ordning forbliver den samme. Dybdesændringerne vil imidlertid være betydelige nok til at påvirke resten af fytoplankton-fødekæden."
Havets farve afhænger af mængden af klorofyl
Havets farve afhænger af, hvordan sollys interagerer med det, der er i vandet. Kun vandmolekyler absorberer næsten al sollys bortset fra den blå del af spektret - det reflekteres. Derfor forekommer de relativt karrige områder af det åbne hav dybt blå fra rummet. Hvis der er organismer i havet, kan de absorbere og reflektere lysbølger i forskellige længder afhængigt af deres individuelle egenskaber.
Salgsfremmende video:
Phytoplankton indeholder for eksempel klorofyll, et pigment, der mest absorberer blå dele af sollys, der producerer kulstof til fotosyntesen og i mindre grad grønne dele. Som et resultat reflekteres mere grønt lys fra havet, hvilket giver de algerrige områder en grønlig farvetone.
Siden slutningen af 1990'erne har satellitter kontinuerligt målt farven på havet. Forskere brugte disse målinger for at få mængden af klorofyl og i forlængelse af fytoplankton i et specifikt område af havet. Men Datkevich siger, at klorofyl ikke nødvendigvis vil afspejle et følsomt signal om klimaændringer. Eventuelle markante udsving i klorofyl kan godt være forårsaget af global opvarmning, men også af "naturlig variation", normale periodiske stigninger i klorofyll på grund af naturlige vejrrelaterede fænomener.
”En El Niño- eller La Niña-begivenhed vil forårsage meget store ændringer i klorofyl, fordi det ændrer mængden af næringsstoffer, der kommer ind i systemet,” siger Datkevich. "Med disse store, naturlige ændringer, der sker hvert par år, er det svært at se, om klimaændringerne vil ændre sig bare ved at se på klorofyl."
Havlys simulering
I stedet for at se på de opnåede skøn over klorofyl, spurgte teamet, om der var et klart signal om påvirkningen af klimaændringer på fytoplankton, hvis man kun kiggede på satellitmålinger af reflekteret lys.
Holdet har forfinet en computermodel, som det tidligere har brugt til at forudsige planteplanktonændringer med stigende temperaturer og forsuring af havet. Denne model tager information om fytoplankton, såsom fødevareindtagelse og hvordan den vokser, og inkorporerer denne information i en fysisk model, der demonstrerer havstrømme og blanding.
Denne gang har forskere imidlertid tilføjet et nyt element til modellen, der ikke er inkorporeret i andre havmodelleringsmetoder: evnen til at estimere specifikke bølgelængder af lys, der absorberes og reflekteres af havet, afhængigt af antallet og typen af organismer i en bestemt region.
”Sollys rammer havet, og alt i havet absorberer det som klorofyll,” siger Datkevich.”Andre ting vil absorbere det eller sprede det. Så det er vanskeligt at bestemme, hvordan lyset reflekteres fra havet og give det farve.
Det viste sig, at forskernes model kan bruges til at forudsige havets farve, når miljøforholdene ændrer sig i fremtiden. Og det bedste ved det er, at det kan bruges i laboratoriet.
Signal i blågrønne toner
Da forskere føjede globale temperaturer til modellen og hævede dem med 3 grader i 2100 - det er det, som de fleste forskere forudsiger, hvis der ikke tages skridt til at reducere drivhusgasemissioner - fandt de, at bølgelængderne med blåt og grønt lys reagerede hurtigst. …
Hvad mere er, dette blågrønne bølgelængdeområde viser et meget klart signal eller skift, der er forbundet med klimaændringer: Skiftet sker tidligere end forventet, da forskere kiggede på klorofyl.
"Klorofyll ændrer sig, men du kan ikke se det på grund af den utrolige naturlige variation," siger Datkevich.”Du kan imidlertid se betydelige klimaændringer i nogle af disse bølgebånd i signalet sendt til satellittene. Så det er her vi skal se efter det virkelige signal om ændringer i satellitmålinger.”
I henhold til videnskabsmodellen ændrer klimaændringer allerede sammensætningen af planteplankton og dermed farven på verdenshavene. Ved udgangen af århundrede vil vores blå planet ændre sig dramatisk.
”Ved udgangen af det 21. århundrede vil der være en mærkbar ændring i farven på 50% af verdenshavene. Ændringen vil være temmelig stor. Forskellige typer fytoplankton absorberer lys på forskellige måder, og hvis klimaændringerne fortrænger et fytoplanktonsamfund til et andet, vil det også ændre de typer fødevarer, de kan støtte.”
Ilya Khel