海洋将在世纪末改变颜色

  海洋将在世纪末改变颜色

  气候变化正在引起世界海洋中浮游植物的显着变化,麻省理工学院的一项新研究发现,在未来几十年,这些变化将影响海洋的颜色,加强其蓝色区域和绿色区域。卫星应检测这些色调的变化,为海洋生态系统的大范围变化提供早期预警。研究人员报告说,他们开发了一个模拟不同物种浮游植物或藻类的生长和相互作用的全球模型。随着世界各地温度的升高,不同地区的物种组合将如何变化。研究人员还模拟浮游植物吸收和反射光的方式,以及随着全球变暖影响浮游植物群落构成,海洋颜色如何变化。研究人员运用该模型到21世纪末发现,到2100年,更多由于气候变化,世界海洋中50%以上的海洋会发生颜色变化。该研究表明,亚热带等蓝色区域将变得更加蓝色,反映出这些水域中的浮游植物 - 以及一般生命 - 更少今天。一些今天更加绿色的地区,例如靠近两极,可能会变得更深绿色,因为温度升高会产生更多不同浮游植物的大量繁殖。“该模型表明,肉眼和海洋的变化不会很大。在麻省理工学院地球,大气和行星科学系以及科学与工程联合项目的首席研究科学家Stephanie Dutkiewicz表示,它看起来仍然看起来在赤道和极地附近的亚热带和绿色地区都有蓝色区域。全球变化政策。 “那种基本模式仍将存在。但是它将会影响浮游植物支持的食物网的其他部分。“Dutkiewicz的合着者包括麻省理工学院的Oliver Jahn,南安普顿大学的Anna Hickman,南安普敦国家海洋学中心的Stephanie Henson,Claudie加州大学圣克鲁兹分校的Beaulieu和麻省理工学院全球变化科学中心前主要研究科学家Erwan Monier,现任加州大学戴维斯分校助理教授,土地,空气和水资源部。叶绿素计数海洋的颜色取决于阳光如何与水中的任何物质相互作用。水分子单独吸收几乎所有的阳光,除了光谱的蓝色部分,它被反射回来。因此,相对贫瘠的开阔海域从太空出现深蓝色。如果海洋中有任何生物,它们可以吸收和反射不同波长的光,这取决于它们各自的特性。浮游植物,例如,含有叶绿素,一种主要吸收在阳光的蓝色部分产生碳用于光合作用的色素,在绿色部分较少。结果,更多的绿光被反射回海洋,使富含藻类的区域呈现绿色色调。自20世纪90年代末以来,卫星已连续测量海洋的颜色。科学家们利用这些测量结果得出了特定海洋区域的叶绿素含量,以及浮游植物的含量。但Dutkiewicz说,叶绿素并不一定反映出气候变化的敏感信号。叶绿素的任何显着波动很可能是由于全球变暖,但它们也可能是由于“自然变化” - 由于自然的,与天气有关的现象导致的叶绿素的正常,周期性上升。“厄尔尼诺现象或拉尼娜现象将会叶绿素的变化非常大,因为它会改变进入系统的养分数量,“Dutkiewicz说。 “由于每隔几年就会发生这些巨大的,自然的变化,如果你只关注叶绿素,就很难看出气候变化是否会发生变化。”海洋光的建模不是寻找叶绿素的衍生估算,而是团队他们想知道他们是否能够通过观察反射光的卫星测量来看到气候变化对浮游植物影响的明确信号。该组调整了过去用于预测浮游植物变化的计算机模型,其中温度升高和海洋酸化。该模型获取有关浮游植物的信息,例如它们消耗的物质以及它们如何生长,并将这些信息结合到模拟海洋电流和混合的物理模型中。这一次,研究人员在模型中添加了一个新元素,但没有被纳入其他海洋建模技术:能够估计被海洋吸收和反射的特定波长的光,这取决于特定地区生物的数量和类型。

   “阳光将进入海洋,任何东西都是在海洋中,它会吸收它,就像叶绿素一样,“Dutkiewicz说。 “其他东西会吸收或散射它,就像硬壳一样。因此,这是一个复杂的过程,如何将光线反射回海洋以使其具有颜色。“当小组将其模型的结果与卫星过去拍摄的反射光的实际测量结果进行比较时,他们发现两者一致同意这个模型可以用来预测未来环境条件变化时海洋的颜色。这个模型的好处是,我们可以将它作为一个实验室,一个我们可以试验的地方,看看我们的星球是怎样的Dutkiewicz说道。蓝色和绿色的信号随着研究人员在模型中加速全球温度,到2100年达到3摄氏度 - 大多数科学家预测这种情况将发生在相对没有的常规情景中减少温室气体的行动 - 他们发现蓝/绿波段的光波长响应速度最快。更重要的是,Dutkiewicz观察到这个蓝/绿波段显示出非常清晰的信号或移位,因为特定的气候变化的发生时间比科学家们在研究叶绿素时发现的要早得多,他们预测到叶绿素会在2055年出现气候驱动的变化。“叶绿素正在发生变化,但你不能真正看到它令人难以置信的自然变异,“Dutkiewicz说。 “但是你可以看到这些波段中的一些与气候相关的重大变化,信号被发送到卫星。因此,我们应该在卫星测量中寻找真正的变化信号。“根据他们的模型,气候变化已经改变了浮游植物的构成,并且进而改变了海洋的颜色。到本世纪末,我们的蓝色星球看起来可能会有明显改变。“到21世纪末,50%海洋的颜色会有明显的差异,”Dutkiewicz说。 “这可能是非常严重的。不同类型的浮游植物以不同的方式吸收光,如果气候变化将一个浮游植物群落转移到另一个群落,这也将改变它们可以支持的食物网类型。 “

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