21年來，科學(xué)家們一直用Aqua衛(wèi)星上的變化變地中分辨率成像光譜儀(MODIS)跟蹤海洋顏色的變化。NASA和Joshua Stevens使用美國地質(zhì)調(diào)查局的正改Landsat數(shù)據(jù)和蘭斯/EOSDIS快速反應(yīng)中心的MODIS數(shù)據(jù)。(圖片來源:NASA和Joshua Stevens，洋的顏色使用美國地質(zhì)調(diào)查局的氣候球海Landsat數(shù)據(jù)和蘭斯/EOSDIS快速反應(yīng)中心的MODIS數(shù)據(jù)。)
（神秘的變化變地地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：在過去的二十年里，地球海洋的正改顏色發(fā)生了顯著變化，這些變化是洋的顏色人類驅(qū)動的氣候變化的結(jié)果。它們不能僅僅用自然變化來解釋，氣候球海并且已經(jīng)影響了我們星球上超過56%的變化變地海洋，比我們星球上陸地的正改總面積還要大。
地球海洋的洋的顏色顏色是其水域中生物和礦物質(zhì)的反映。這意味著，氣候球海盡管這些顏色變化對人眼來說可能很微妙，變化變地但它們無疑表明海洋生態(tài)系統(tǒng)在不斷變化。正改盡管這些生態(tài)系統(tǒng)中正在發(fā)生的具體變化尚不完全清楚，但該發(fā)現(xiàn)背后的團(tuán)隊確信人類活動及其對氣候的影響是原因。
“多年來，我一直在進(jìn)行模擬，這些模擬告訴我海洋顏色的這些變化將會發(fā)生，”研究報告的合著者、麻省理工學(xué)院地球、大氣和行星科學(xué)系和全球變化科學(xué)中心的高級研究科學(xué)家斯蒂芬妮·杜特凱維奇在一份聲明中說。“親眼目睹這一切的發(fā)生并不令人驚訝，而是令人恐懼。這些變化與人類引起的氣候變化是一致的。”
海洋的顏色是怎么來的？
海洋的顏色可以作為評估上層生物的標(biāo)準(zhǔn)。例如，深藍(lán)色的海水表明沒有生命，而綠色的海水表明存在像植物一樣的微生物，稱為浮游植物，含有綠色色素葉綠素。
浮游植物收獲陽光，并利用二氧化碳通過光合作用產(chǎn)生糖，從而形成了海洋食物網(wǎng)的基礎(chǔ)。它們以磷蝦等小型生物為食，磷蝦以大型魚類為食，而大型魚類又以海鳥和海洋哺乳動物為食。
除了滋養(yǎng)海洋，這種光合作用的過程也意味著浮游植物在捕獲和儲存大氣中的二氧化碳方面至關(guān)重要。因為二氧化碳是一種主要的溫室氣體，科學(xué)家們敏銳地監(jiān)測海洋表面的浮游植物，以觀察這種微生物的群體如何應(yīng)對氣候變化。
傳統(tǒng)上，這是通過監(jiān)測綠色色素葉綠素來實現(xiàn)的，葉綠素有助于浮游植物和植物收獲陽光。葉綠素的變化可以從海洋表面反射的藍(lán)光和綠光的比例中看出，這種平衡可以通過太空衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤。
然而，專家說，僅僅通過葉綠素的變化來確定氣候變化驅(qū)動的趨勢將需要大約30年的時間。因此，在2019年，科學(xué)家們決定通過跟蹤其他海洋顏色的較小變化，他們可以從這個數(shù)字中削減一大塊時間，只需20年的監(jiān)測就可以發(fā)現(xiàn)氣候變化的信號。
“我想，在所有這些其他顏色中尋找一種趨勢，而不僅僅是在葉綠素中，難道沒有意義嗎？”該研究的主要作者、國家海洋學(xué)中心科學(xué)家B.B. Cael說。“值得著眼于整個光譜，而不僅僅是試圖從光譜的片段中估計一個數(shù)字。
“這為人類活動如何在巨大的空間范圍內(nèi)影響地球上的生命提供了額外的證據(jù)。”
從太空看海洋顏色
為了達(dá)到他們目前的發(fā)現(xiàn)，Cael和其他研究人員分析了Aqua衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀(MODIS)收集的海洋顏色測量數(shù)據(jù)。
21年來，MODIS用七種波長的光觀察海洋，其中兩種波長特別用于追蹤葉綠素。該儀器將海洋視為微妙波長的混合，從藍(lán)色到綠色，甚至紅色，與我們眼睛進(jìn)化出的孤立的藍(lán)色形成對比。這意味著它可以發(fā)現(xiàn)太細(xì)微的變化，而人類的視覺無法察覺。
Aqua衛(wèi)星于2002年5月4日從范登堡空軍基地發(fā)射升空。十年后，它仍然很強(qiáng)大。(圖片來源:NASA/比爾·英格爾斯)
Cael評估了2002年至2022年間由MODIS測量的七種海洋顏色，觀察它們每年在各個地區(qū)如何變化，以了解自然變化。
縮小這些逐年的數(shù)據(jù)，研究者就可以看到20年來的變化。這向Cael揭示了一個明顯的趨勢，而不是簡單的年度變化。為了確定這種趨勢是否是氣候變化的結(jié)果，Cael將其與兩種海洋顏色模型進(jìn)行了比較。一個考慮了溫室氣體的增加，另一個沒有。
最終，衛(wèi)星數(shù)據(jù)符合溫室氣體模型的預(yù)測，即大約一半的世界海洋表面的海洋顏色將在20年內(nèi)發(fā)生變化。這表明在MODIS中觀察到的趨勢不僅僅是隨機(jī)的變化，并提出了一種新的更快的方法來檢測氣候變化驅(qū)動的海洋生態(tài)系統(tǒng)的變化。
“海洋的顏色發(fā)生了變化，我們說不出是如何變化的。但我們可以說，顏色的變化反映了浮游生物群落的變化，這將影響到以浮游生物為食的一切，”Dutkiewicz說。“這也將改變海洋吸收碳的量，因為不同類型的浮游生物具有不同的吸收能力。
“所以，我們希望人們認(rèn)真對待這件事。不僅僅是模型預(yù)測這些變化會發(fā)生。我們現(xiàn)在可以看到它正在發(fā)生，海洋正在發(fā)生變化。”
該團(tuán)隊的研究發(fā)表在本月的《自然》雜志上。
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