Klimaendringer forårsaker betydelige endringer i planteplanktonstilstanden i verdenshavene, og en ny MIT-studie har vist at disse endringene vil påvirke havets farge i løpet av de kommende tiårene og intensivere de blå og grønne områdene. Satellitter bør oppdage disse fargeendringene og varsle tidlig om omfattende endringer i marine økosystemer.
I tidsskriftet Nature Communications rapporterer forskere at de har utviklet en global modell som etterligner veksten og samspillet mellom forskjellige typer planteplankton, eller alger, og hvordan blandingen av arter forskjellige steder vil endre seg når temperaturene stiger rundt i verden. Forskerne modellerte også hvordan planteplankton absorberer og reflekterer lys, og hvordan havets farge endres når global oppvarming påvirker sammensetningen av planteplanktonsamfunn.
Forskere testet modellen ved å kjøre den til slutten av det 21. århundre og fant ut at innen 2100 vil mer enn 50% av verdens hav endre farge på grunn av klimaendringer.
Studien antyder at blå områder, som subtropene, vil bli enda blåere ettersom det er mindre planteplankton - og livet generelt - i disse farvannene sammenlignet med dagens situasjon. Noen regioner som er grønnere i dag, for eksempel i nærheten av polene, kan bli enda grønnere, da høyere temperaturer fører til spredning av en rekke planteplankton..
"Denne modellen antar at disse endringene ikke vil være lett for det blotte øye å legge merke til, og havet vil fortsatt se ut som det har blå områder i subtropene og grønnere områder nær ekvator og poler," sier hovedforfatter Stephanie Datkiewicz fra Science Division. Jord, atmosfære og planet fra Massachusetts Institute of Technology. “Denne grunnleggende ordningen vil forbli den samme. Dybdeforandringene vil imidlertid være betydelige nok til å påvirke resten av fytoplankton-næringskjeden."
Fargen på havene avhenger av mengden klorofyll
Havets farge avhenger av hvordan sollys interagerer med det som er i vannet. Bare vannmolekyler absorberer nesten alt sollys, bortsett fra den blå delen av spekteret - det reflekteres. Følgelig virker de relativt karrige områdene i det åpne hav dypt blå fra verdensrommet. Hvis det er noen organismer i havet, kan de absorbere og reflektere lysbølger i forskjellige lengder, avhengig av deres individuelle egenskaper.
Salgsfremmende video:
Planteplankton inneholder for eksempel klorofyll, et pigment som absorberer stort sett blå deler av sollys, produserer karbon for fotosyntesen, og i mindre grad grønne deler. Som et resultat reflekteres mer grønt lys utenfor havet, noe som gir de algerike områdene en grønnaktig fargetone.
Siden slutten av 1990-tallet har satellitter kontinuerlig målt fargen på havet. Forskere brukte disse målingene for å få mengden klorofyll og i forlengelse av planteplankton i et spesifikt område av havet. Men Datkevich sier at klorofyll ikke nødvendigvis vil reflektere et følsomt signal om klimaendringer. Eventuelle betydelige svingninger i klorofyll kan godt være forårsaket av global oppvarming, men også av "naturlig variasjon", normale periodiske bølger i klorofyll på grunn av naturlige værrelaterte fenomener.
"En El Niño- eller La Niña-hendelse vil forårsake veldig store endringer i klorofyll fordi det endrer mengden næringsstoffer som kommer inn i systemet," sier Datkevich. "Med disse store, naturlige endringene som skjer hvert par år, er det vanskelig å se om klimaendringene vil endre seg bare ved å se på klorofyll."
Havlys simulering
I stedet for å se på estimatene for klorofyll som ble oppnådd, lurte teamet på om det var et klart signal om virkningen av klimaendringer på planteplankton hvis man bare så på satellittmålinger av reflektert lys.
Teamet har foredlet en datamodell som den tidligere har brukt for å forutsi planteplanktonendringer med stigende temperaturer og forsuring av havet. Denne modellen tar informasjon om planteplankton, for eksempel matinntaket og hvordan det vokser, og integrerer denne informasjonen i en fysisk modell som demonstrerer havstrømmer og blanding.
Denne gangen har forskere imidlertid lagt til et nytt element til modellen som ikke er blitt inkorporert i andre havmodelleringsmetoder: muligheten til å estimere spesifikke bølgelengder av lys som blir absorbert og reflektert av havet, avhengig av antall og type organismer i et bestemt område.
"Sollys treffer havet, og alt i havet absorberer det som klorofyll," sier Datkevich. “Andre ting vil absorbere det eller spre det. Så det er vanskelig å bestemme hvordan lys vil reflektere fra havet og gi det farge.
Det viste seg at forskernes modell kan brukes til å forutsi fargen på havet når miljøforholdene endrer seg i fremtiden. Og det beste med det er at det kan brukes på laboratoriet.
Signal i blågrønne toner
Da forskere la til globale temperaturer til modellen og løftet dem med 3 grader innen 2100 - som de fleste forskere spår om det ikke blir gjort noen tiltak for å redusere klimagassutslippene - fant de ut at bølgelengdene til lys i de blå og grønne delene av spekteret responderte raskest. …
Dessuten viser denne blågrønne bølgeform et veldig tydelig signal, eller skift, assosiert med klimaendringer: skiftet skjer tidligere enn forventet da forskere så på klorofyll.
"Klorofyll endres, men du kan ikke se det på grunn av den utrolige naturlige variasjonen," sier Datkevich. "Imidlertid kan du se betydelige klimaendringer i noen av disse bølgebåndene i signalet som sendes til satellittene. Så det er her vi skal se etter det virkelige signalet om endringer i satellittmålinger.”
I følge forskernes modell endrer klimaendringer allerede sammensetningen av planteplankton, og dermed fargen på havene. Ved slutten av århundret vil vår blå planet endre seg dramatisk.
”På slutten av det 21. århundre vil det være en merkbar endring i fargen på 50% av verdenshavene. Endringen vil være ganske stor. Ulike typer planteplankton absorberer lys på forskjellige måter, og hvis klimaendringer fortrenger et planteplanktonsamfunn til et annet, vil det også endre hvilke typer matvev de kan støtte."
Ilya Khel
