Klimatförändringar orsakar betydande förändringar i tillståndet för plankton i oceanerna, och en ny studie från MIT har visat att under de kommande årtiondena dessa förändringar kommer att kraftigt påverka färgen på havet, för att förbättra dess blå och grön region. Satelliter bör upptäcka dessa förändringar av färg och ge tidig varning för omfattande förändringar för de marina ekosystemen.
I tidskriften Nature Communications, forskarna rapporterar att de har utvecklat en global modell som simulerar tillväxt och interaktion av olika typer av växtplankton, eller alger, och hur blandningen av arter på olika platser kommer att ändras när temperaturen runt om i världen. Forskarna också modelleras som växtplankton absorberar och reflekterar ljus, och hur man ändrar färgen på havet, som den globala uppvärmningen påverkar gemenskapens sammansättningen av växtplankton.
Forskarna testade deras modell genom att bläddra till slutet av det 21-talet, och fann att fram till år 2100 mer än 50% av världshaven kommer att ändra deras färg på grund av klimatförändringarna.
Forskning tyder på att det blå området, såsom den subtropiska kommer att bli ännu mer blå, eftersom växtplankton kommer att bli mindre — och på livet i Allmänhet i dessa vatten, jämfört med den nuvarande situationen. Vissa regioner, som nu är mer grön, som de nära polerna kan bli ännu grönare, eftersom högre temperaturer leder till spridning av olika växtplankton..
“Denna modell antyder att blotta ögat dessa förändringar kommer att bli svårt att ignorera, och havet kommer fortfarande att se ut som om han fick de blå områdena i subtropiska och mer grönt nära ekvatorn och polerna, säger huvudförfattaren Stephanie Dutkevich från Institutionen för geovetenskaper, atmosfär och planeten Massachusetts Institute of technology. “Det grundläggande systemet kommer att förbli den samma. Men, djupgående förändringar kommer att vara stora nog att påverka resten av livsmedelskedjan, som är baserad på alger”.
Färgen på haven beror på mängden klorofyll
Färgen på havet beror på hur solljuset samspelar med vad som finns i vattnet. Bara vatten molekyler absorberar nästan allt solljus utom den blå delen av spektrum, hon reflekterade. Följaktligen, en relativt karga regionen av det öppna havet mörk blå från rymden. Om det är någon organismer att de kan absorbera och reflektera ljusvågor av olika längd, beroende på deras individuella egenskaper.
Växtplankton, till exempel, innehåller klorofyll, det pigment som absorberar främst blå delar av solljus, som producerar koldioxid för fotosyntesen, och i mindre utsträckning, den gröna delen. Som ett resultat, mer grönt ljus reflekteras från havet, vilket ger de områden som är rik på alger, en grönaktig nyans.
Sedan slutet av 1990-talet av satelliter är ständigt mätt ocean färg. Forskarna använde sig av dessa mätningar för att få antalet klorofyll och, följaktligen, av växtplankton i ett visst område i havet. Men, Dutkewych säger att klorofyll inte nödvändigtvis avkänning signal av klimatförändringarna. Alla de stora variationerna i klorofyll kan vara på grund av den globala uppvärmningen, men också att “naturliga variationer”, normal periodiska förändringar i klorofyll på grund av naturliga fenomen som är förknippade med vädret.
“Event-nivå som El niño eller La niña kommer att orsaka mycket stora förändringar i klorofyll, eftersom det ändrar mängden av näringsämnen som kommer in i systemet, säger Dutkewych. “På grund av dessa stora, naturliga förändringar som sker varje några år, är det svårt att förstå, kommer den situationen att förändras på grund av klimatförändringar, om du bara tittar på klorofyll”.
Modellering hav av ljus
Istället för att titta på uppskattningar av klorofyll, team undrade om det är möjligt att se en tydlig signal om klimatförändringens inverkan på växtplankton, om du bara titta på satellit-mätning av reflekterat ljus.
Koncernen har raffinerade dator-modellen, som användes i det förflutna för att förutsäga förändringar i växtplankton med ökande temperatur och försurning av haven. Denna modell tar information om växtplankton, som till exempel konsumtion av livsmedel, och som den växer, och har denna information i den fysiska modellen som visar havsströmmar och omrörning.
Men den här gången har forskare lagt till en ny modell element som inte ingår i andra metoder för modellering av ocean: förmåga att utvärdera specifika våglängder av ljus som absorberas och reflekteras av havet, beroende på antalet och typ av organismer i en viss region.
“Solljuset träffar havet och allt som finns i havet, det absorberar som klorofyll, säger Dutkewych. “Andra saker kommer att absorbera det eller punktdiagram. Så för att avgöra hur ljuset kommer att reflekteras mot havet och ge den en ny färg, är svårt nog.
Det visade sig att den modell som forskare kan användas för att förutse färgen på havet under förändrade miljöförhållanden i framtiden. Och det bästa är att den kan användas i laboratoriet.
Signalen i blå-gröna toner
När forskarna läggs till i modellen för global temperatur och ökat med 3 grader fram till 2100 — det är prognosen för de flesta lärda, om inga åtgärder för att minska utsläppen av växthusgaser skulle göras upptäckte de att våglängder av ljus i det blå och grön delar av det spektrum som reagerar snabbast.
Dessutom, denna blå-gröna vågen rad visar en mycket tydlig signal, eller skift i samband med klimatförändringar: förändring sker tidigare än väntat, när forskarna tittade på klorofyll.
“Klorofyll är att ändra, men du kan inte se det på grund av stora naturliga variationer, säger Dutkewych. “Men, du kan se betydande klimatförändringar i vissa av dessa frekvensband i den signal som skickas till satelliterna. Så det är här vi måste leta efter den verkliga signalen förändringar i satellitmätningar.”
Enligt forskarna, att klimatförändringarna är redan förändrade sammansättningen av växtplankton, och därmed färgen på världshaven. I slutet av århundradet vår planet kommer att förändras dramatiskt.
“Vid slutet av det 21: a århundradet kommer att vara märkbar variation i färg är 50% av världshaven. Förändringen kommer att vara ganska allvarliga. Olika typer av växtplankton annorlunda absorberar ljus, och om klimatförändringen kommer att flytta en växtplankton gemenskapen till andra, kommer det också att ändra de typer av näringskedjor som de kan stödja”.
Vill du stödja kampen mot klimatförändringarna? Berätta för oss i vår chatt i Telegram.