Změna klimatu způsobuje významné změny ve stavu fytoplanktonu v oceánech a nová studie MIT ukázala, že tyto změny výrazně ovlivní barvu oceánu v nadcházejících desetiletích a zintenzivní modré a zelené oblasti. Satelity by měly tyto změny odstínů odhalit a včasně upozornit na rozsáhlé změny v mořských ekosystémech.
V časopise Nature Communications vědci uvádějí, že vyvinuli globální model, který napodobuje růst a interakci různých typů fytoplanktonu nebo řas, a jak se směs druhů na různých místech mění s rostoucími teplotami po celém světě. Vědci také modelovali, jak fytoplankton absorbuje a odráží světlo a jak se mění barvy oceánu, protože globální oteplování ovlivňuje složení fytoplanktonových komunit.
Vědci testovali svůj model spuštěním do konce 21. století a zjistili, že do roku 2100 více než 50% světových oceánů změní barvu kvůli změně klimatu.
Studie naznačuje, že modré oblasti, jako jsou subtropie, se stanou ještě modřejší, protože v těchto vodách je ve srovnání se současným stavem méně fytoplanktonu a obecně života. Některé oblasti, které jsou dnes zelenější, například regiony poblíž pólů, se mohou stát ještě zelenější, protože vyšší teploty vedou k množení různých fytoplanktonů.
"Tento model předpokládá, že si tyto změny nebudou moci pouhým okem všimnout, a oceán bude stále vypadat, jako by měl modré oblasti v subtropech a zelenějších oblastech poblíž rovníku a pólu," říká vedoucí autorka Stephanie Datkiewicz z vědecké divize. Země, atmosféra a planeta technologického institutu v Massachusetts. „Toto základní schéma zůstane stejné. Změny hloubky však budou natolik významné, aby ovlivnily zbytek potravinového řetězce fytoplanktonu. “
Barva oceánů závisí na množství chlorofylu
Barva oceánu závisí na tom, jak sluneční světlo interaguje s tím, co je ve vodě. Pouze molekuly vody absorbují téměř veškeré sluneční světlo, s výjimkou modré části spektra - odráží se. V důsledku toho se relativně neúrodné oblasti otevřeného oceánu zdají být z vesmíru temně modré. Pokud jsou v oceánu nějaké organismy, mohou absorbovat a odrážet světelné vlny různých délek, v závislosti na jejich individuálních vlastnostech.
Propagační video:
Například fytoplankton obsahuje chlorofyl, pigment, který absorbuje převážně modré části slunečního světla, produkuje uhlík pro fotosyntézu a v menší míře zelené části. Výsledkem je, že více oceánu se odráží od oceánu, což dává oblastem bohatým na řasy nazelenalý nádech.
Od konce 90. let satelity nepřetržitě měřily barvu oceánu. Vědci použili tato měření k získání množství chlorofylu a v konečném důsledku fytoplanktonu v určité oblasti oceánu. Ale Datkevich říká, že chlorofyl nemusí nutně odrážet citlivý signál změny klimatu. Jakékoli významné výkyvy chlorofylu mohou být způsobeny globálním oteplováním, ale také „přirozenou variabilitou“, běžnými periodickými vlnami chlorofylu v důsledku přírodních jevů souvisejících s počasím.
„Událost El Niño nebo La Niña způsobí velmi velké změny chlorofylu, protože mění množství živin vstupujících do systému,“říká Datkevich. "S těmito velkými, přirozenými změnami, které se dějí každých pár let, je těžké zjistit, zda se změna klimatu změní pouhým pohledem na chlorofyl."
Simulace oceánského světla
Spíše než se dívali na odhady získaného chlorofylu, tým přemýšlel, zda existuje jasný signál o dopadu změny klimatu na fytoplankton, pokud se člověk podívá pouze na satelitní měření odrazeného světla.
Tým vylepšil počítačový model, který v minulosti používal k předpovídání změn fytoplanktonu s rostoucími teplotami a acidifikací oceánů. Tento model bere informace o fytoplanktonu, jako je jeho příjem potravy a jak roste, a tyto informace začleňuje do fyzického modelu, který demonstruje mořské proudy a míchání.
Tentokrát však vědci do modelu přidali nový prvek, který nebyl začleněn do jiných metod modelování oceánu: schopnost odhadovat specifické vlnové délky světla, které jsou absorbovány a odráženy oceánem, v závislosti na počtu a typu organismů v konkrétní oblasti.
"Sluneční světlo zasáhne oceán a všechno v oceánu ho absorbuje jako chlorofyl," říká Datkevich. "Ostatní věci to pohltí nebo rozptýlí." Je tedy obtížné určit, jak se světlo odráží od oceánu a dává mu barvu.
Ukázalo se, že model vědců lze použít k předpovědi barvy oceánu, když se v budoucnu změní podmínky prostředí. A nejlepší na tom je, že může být použit v laboratoři.
Signál v modro-zelených tónech
Když vědci přidali do modelu globální teploty a zvýšili je o 3 stupně do roku 2100 - většina vědců předpovídá, že nebudou přijata žádná opatření ke snížení emisí skleníkových plynů - zjistili, že vlnové délky světla v modré a zelené části spektra reagovaly nejrychleji. …
Tento modrozelený průběh navíc ukazuje velmi jasný signál nebo posun spojený se změnou klimatu: k posunu dochází dříve, než se očekávalo, když se vědci podívali na chlorofyl.
"Chlorofyl se mění, ale nevidíte to kvůli neuvěřitelné přirozené variabilitě," říká Datkevich. "U některých z těchto vlnových pásem však můžete pozorovat výraznou změnu klimatu v signálu vysílaném na satelity." Proto bychom měli hledat skutečný signál změn v satelitním měření. “
Podle vědeckého modelu již změna klimatu mění složení fytoplanktonu, a tím i barvu oceánů. Do konce století se naše modrá planeta dramaticky změní.
„Do konce 21. století dojde ke znatelné změně barvy 50% oceánů. Tato změna bude docela velká. Různé typy fytoplanktonu absorbují světlo různými způsoby, a pokud změna klimatu přemístí jednu fytoplanktickou komunitu do druhé, změní také typy potravinových sítí, které mohou podporovat. “
Ilya Khel