Barva oceánů se za posledních 20 let výrazně změnila a globální trend je pravděpodobně důsledkem změny klimatu způsobené člověkem, hlásí vědci z MIT, britského Národního centra pro oceánografii a jinde.
Ve studii zveřejněné dnes v Příroda, Tým píše, že za poslední dvě desetiletí zjistil změny v barvě oceánu, které nelze vysvětlit pouze přirozenou meziroční proměnlivostí. Tyto změny barev, i když jsou pro lidské oko jemné, se vyskytly v 56 % světových oceánů – v rozsahu větším než celková plocha Země.
Vědci zejména zjistili, že tropické oceánské oblasti poblíž rovníku se postupem času stávají stále zelenějšími. Změna barvy oceánu naznačuje, že se musí měnit i povrchové ekosystémy oceánu, protože barva oceánu je doslovným odrazem organismů a materiálů v jeho vodách.
V tuto chvíli vědci nemohou přesně říci, jak se mořské ekosystémy mění, aby odrážely změnu barvy. Ale jsou si jisti jednou věcí: pravděpodobně tím hnacím faktorem je klimatická změna způsobená člověkem.
“Provádím simulace, které mi léta říkaly, že k těmto změnám barvy oceánu dojde,” říká spoluautorka studie Stephanie Dutkiewicz, vedoucí výzkumná pracovnice v oddělení věd o Zemi, atmosféře a planetách na MIT a Centrum pro vědu změny.Globální. “Vidět, že se to skutečně děje, není překvapivé, ale děsivé. A tyto změny jsou v souladu se změnami v našem klimatu vyvolanými lidmi.”
“To poskytuje další důkaz o tom, jak lidské aktivity ovlivňují život na Zemi v obrovském prostorovém rozsahu,” dodává hlavní autor BB Cael PhD ’19 z Národního centra pro oceánografii v Southamptonu. Spojené království “Ano Dalším způsobem, jak lidé ovlivňují biosféru.”
Mezi spoluautory studie patří také Stephanie Henson z Národního oceánografického centra, Kelsey Bisson z Oregon State University a Emmanuel Boss z University of Maine.
nad hlukem
Barva oceánu je vizuálním produktem čehokoli, co je v jeho horních vrstvách. Obecně platí, že sytě modré vody odrážejí velmi málo života, zatímco zelenější vody indikují přítomnost ekosystémů a zejména fytoplanktonu – rostlinných mikrobů, které se hojně vyskytují v horní části oceánu a které obsahují zelené barvivo chlorofyl. Pigment pomáhá planktonu sklízet sluneční světlo, které využívají k zachycení oxidu uhličitého z atmosféry a jeho přeměně na cukry.
Fytoplankton je základem mořské potravní sítě, která udržuje postupně složitější organismy, až po krill, ryby a mořské ptáky a mořské savce. Fytoplankton je také mocným svalem ve schopnosti oceánu zachycovat a ukládat oxid uhličitý. Vědci proto dychtivě sledují fytoplankton na povrchu oceánů a sledují, jak by tato zásadní společenství mohla reagovat na změnu klimatu. Za tímto účelem vědci sledovali změny v chlorofylu na základě poměru, kolik modrého a zeleného světla se odráží od povrchu oceánu, který lze sledovat z vesmíru.
Ale asi před deseti lety Henson, který je spoluautorem současné studie, publikoval spolu s dalšími článek, který ukázal, že pokud by vědci sledovali pouze chlorofyl, trvalo by nejméně 30 let nepřetržitého sledování, aby odhalili jakékoli trendy. která byla způsobena konkrétně změnou klimatu. Důvod, argumentoval tým, byl ten, že velké přirozené změny v chlorofylu z roku na rok převáží jakýkoli antropogenní vliv na koncentrace chlorofylu. Trvalo by proto několik desetiletí, než bychom z normálního hluku vybrali smysluplný signál řízený změnou klimatu.
V roce 2019 Dutkiewicz a jeho kolegové publikovali samostatný článek, který prostřednictvím nového modelu ukazuje, že přirozené variace v jiných barvách oceánu jsou mnohem menší ve srovnání s chlorofylem. Jakékoli známky změn způsobených změnou klimatu by tedy mělo být snadněji rozpoznatelné v menších, normálních variacích jiných barev oceánu. Předpověděli, že takové změny by měly být patrné spíše do 20 než 30 let sledování.
“Tak jsem si říkal, nemá smysl hledat trend ve všech těch ostatních barvách místo pouhého chlorofylu?” říká Cael. “Vyplatí se podívat na celé spektrum spíše než jen zkoušet odhadnout počet z částí spektra.”
síla sedmi
V současné studii Cael a tým analyzovali měření barvy oceánu provedená spektroradiometrem s mírným rozlišením (MODIS) na palubě satelitu Aqua, který sleduje barvu oceánu již 21 let. MODIS provádí měření na sedmi viditelných vlnových délkách, včetně dvou barev, které výzkumníci tradičně používají k odhadu chlorofylu.
Barevné rozdíly, které satelit zaznamená, jsou příliš jemné na to, aby je lidské oko rozlišilo. Velká část oceánu se našim očím jeví jako modrá, zatímco skutečná barva může obsahovat směs jemnějších vlnových délek, od modré přes zelenou až po červenou.
Cael provedl statistickou analýzu s použitím všech sedmi barev oceánu naměřených satelitem v letech 2002 až 2022 dohromady. Nejprve pozoroval, jak moc se sedm barev měnilo region od regionu během daného roku, což mu dalo představu o jejich přirozených variacích. Poté přiblížil, aby viděl, jak se tyto roční variace v barvě oceánu během dvou desetiletí změnily. Tato analýza odhalila jasný trend, nadnormální meziroční variabilitu.
Aby zjistil, zda tento trend souvisí se změnou klimatu, podíval se na Dutkiewiczův model z roku 2019. Tento model simuloval pozemské oceány ve dvou scénářích: jeden s přidáním skleníkových plynů a druhý bez. Model skleníkových plynů předpovídal, že do 20 let by se měl objevit významný trend a že tento trend by měl způsobit změny v barvě oceánů na přibližně 50 % povrchu světových oceánů – téměř přesně to, co Cael našel ve své analýze. . data.
“To naznačuje, že trendy, které pozorujeme, nejsou náhodnou variací v zemském systému,” říká Cael. “To je v souladu s antropogenní změnou klimatu.”
Výsledky týmu ukazují, že sledování barev oceánů mimo chlorofyl by vědcům mohlo poskytnout jasnější a rychlejší způsob, jak odhalit změny v mořských ekosystémech způsobené změnou klimatu.
“Barva oceánů se změnila,” říká Dutkiewicz. “A nemůžeme říci jak. Ale můžeme říci, že změny barvy odrážejí změny v planktonových společenstvech, které ovlivní vše, co plankton požírá. Také se změní, kolik uhlíku oceán pohltí, protože různé druhy planktonu mají různé schopnosti. k tomu. Takže doufejme, že to lidé budou brát vážně. Nejsou to jen modely, které předpovídají, že k těmto změnám dojde. Nyní můžeme vidět, že se to děje, a oceán se mění.”
Tento výzkum byl částečně podporován NASA.