气候变化导致海洋颜色发生变化
麻省理工学院、英国国家海洋学中心和其他地方的科学家报告说，过去 20 年来，海洋的颜色发生了显着变化，全球趋势很可能是人类引起的气候变化的结果。
在今天发表在《自然》杂志上的一项研究中，研究小组写道，他们在过去二十年中发现了海洋颜色的变化，这种变化不能仅用自然的逐年变化来解释。这些颜色变化虽然对人眼来说很微妙，但全球 56% 以上的海洋都发生了这种变化，其范围比地球陆地总面积还大。
特别是，研究人员发现，随着时间的推移，赤道附近的热带海洋区域变得越来越绿。海洋颜色的变化表明海洋表面的生态系统也一定在变化，因为海洋的颜色是其水域中生物和物质的真实反映。
目前，研究人员无法确定海洋生态系统到底如何变化以反映颜色的变化。但他们非常确定一件事：人类引起的气候变化可能是驱动因素。
研究合著者、麻省理工学院地球、大气和行星科学系及该中心的高级研究科学家 Stephanie Dutkiewicz 表示：“多年来，我一直在进行模拟，这些模拟一直告诉我海洋颜色的这些变化将会发生。”全球变化科学。“亲眼目睹这一切真实发生并不令人惊讶，而是令人恐惧。这些变化与人为引起的气候变化是一致的。”
“这提供了更多证据，证明人类活动如何在巨大的空间范围内影响地球上的生命，”英国南安普敦国家海洋学中心的主要作者 BB Cael 博士 '19 补充道，“这是人类影响生物圈的另一种方式。 ”
该研究的共同作者还包括国家海洋学中心的斯蒂芬妮·汉森、俄勒冈州立大学的凯尔西·比森和缅因大学的伊曼纽尔·博斯。
高于噪音
海洋的颜色是其上层物质的视觉产物。一般来说，深蓝色的海水代表很少有生命，而较绿的海水则表明存在生态系统，主要是浮游植物——上层海洋中丰富的类植物微生物，含有绿色色素叶绿素。这种色素帮助浮游生物获取阳光，它们利用阳光从大气中捕获二氧化碳并将其转化为糖。
浮游植物是海洋食物网的基础，维持着越来越复杂的生物体，包括磷虾、鱼类、海鸟和海洋哺乳动物。浮游植物也是海洋捕获和储存二氧化碳能力的强大肌肉。因此，科学家们热衷于监测海洋表层的浮游植物，并了解这些重要的群落如何应对气候变化。为此，科学家根据海洋表面反射的蓝光与绿光的比率来追踪叶绿素的变化，这一变化可以从太空进行监测
但大约十年前，当前研究的合著者汉森与其他人发表了一篇论文，论文表明，如果科学家单独追踪叶绿素，则需要至少 30 年的连续监测才能发现任何趋势这是由气候变化特别驱动的。研究小组认为，原因是叶绿素每年的巨大自然变化将压倒任何人为对叶绿素浓度的影响。因此，需要几十年的时间才能从正常的噪音中找出有意义的、由气候变化驱动的信号。
2019 年，Dutkiewicz 和她的同事发表了一篇单独的论文，通过新模型表明，与叶绿素相比，其他海洋颜色的自然变化要小得多。因此，与其他海洋颜色较小的正常变化相比，任何由气候变化驱动的变化信号都应该更容易被检测到。他们预测这种变化应该在监测后 20 年而不是 30 年内显现出来。
“所以我想，在所有其他颜色中寻找趋势，而不是仅仅在叶绿素中寻找趋势，难道不是有意义吗?” 凯尔说。“值得关注整个频谱，而不是仅仅尝试从频谱的各个位估计一个数字。”
七的力量
在当前的研究中，Cael 和团队分析了 Aqua 卫星上的中分辨率成像光谱辐射计 (MODIS) 对海洋颜色的测量结果，该卫星已经监测海洋颜色 21 年了。MODIS 在七个可见波长下进行测量，包括研究人员传统上用来估计叶绿素的两种颜色。
卫星捕捉到的颜色差异太细微，人眼无法区分。大部分海洋在我们的眼睛看来是蓝色的，而真正的颜色可能包含更微妙的波长的混合，从蓝色到绿色，甚至。
凯尔利用该卫星在 2002 年至 2022 年期间测量的全部七种海洋颜色进行了统计分析。他首先观察了特定年份中七种颜色在不同地区的变化程度，这让他了解了它们的自然变化。然后，他将镜头拉近，看看海洋颜色的年度变化在二十年的较长时间内是如何变化的。该分析显示出明显的趋势，高于正常的逐年变化。
为了了解这一趋势是否与气候变化有关，他查看了 Dutkiewicz 2019 年的模型。该模型模拟了两种情景下的地球海洋：一种添加了温室气体，另一种不添加温室气体。温室气体模型预测，20 年内将出现一个显着的趋势，并且这种趋势将导致世界约 50% 的表层海洋发生颜色变化——这几乎与 Cael 在对现实世界卫星数据的分析中发现的结果一模一样。 。
“这表明我们观察到的趋势并不是地球系统的随机变化，”凯尔说。“这与人为气候变化是一致的。”
研究小组的结果表明，监测叶绿素以外的海洋颜色可以为科学家提供一种更清晰、更快速的方法来检测气候变化驱动的海洋生态系统变化。
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