气候变化使我们的海洋从蓝色变为绿色

气候变化使我们的海洋从蓝色变为绿色英国国家海洋学中心首席科学家B.B.Cael领导的研究人员发现,在过去20年中,全球56%的海面颜色发生了显著变化。在分析了美国宇航局Aqua卫星上的MODIS(中分辨率成像分光仪)仪器提供的海洋颜色数据后,他们发现,大部分变化都源于海洋变绿了。上图突出显示了2002年至2022年期间海洋表面颜色发生变化的区域,深绿色代表更显著的差异(信噪比更高)。Cael说:"推而广之,这些地方我们可以检测到过去20年中海洋生态系统的变化。这项研究的重点是热带和亚热带地区,但不包括高纬度地区和沿海水域,因为高纬度地区一年中的部分时间是黑暗的,而沿海水域的数据自然非常嘈杂。"叶绿素变化的意义地图上的黑点表示在研究期间叶绿素水平也发生变化的区域,占海洋表面的12%。叶绿素一直是遥感科学家测量浮游植物丰度和生产力的常用指标。不过,这些估计值只使用了可见光光谱中的几种颜色。绿色显示的数值基于整个色域,因此能捕捉到更多关于整个生态系统的信息。在遥感领域,来自单个传感器的长时间序列比较罕见。Aqua卫星将于2022年迎来其在轨运行的第20个年头,远远超过了其6年的设计寿命。特别是,他很好奇卫星收集到的所有海洋颜色信息中有哪些可能被遗漏了。Cael说:"数据中的编码比我们实际利用的要多得多。"通过对数据的深入研究,研究小组发现了气候建模所预测的海洋颜色趋势[3],但使用基于卫星的叶绿素估算,预计需要30-40年的数据才能发现这一趋势。这是因为与气候变化趋势相比,叶绿素的自然变异性很高。新方法结合了所有可见光,足以在20年内确认这一趋势。NASA的PACE(浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统)航天器在地球上空运行。资料来源:NASAGSFC可能的解释和未来预测在现阶段,很难说新色调究竟是生态变化造成的。不过,作者认为,它们可能是浮游生物的不同组合、更多的碎屑颗粒或浮游动物等其他生物造成的。凯尔说,颜色变化不太可能来自塑料或其他污染物等物质,因为它们并不普遍,不足以在大尺度上记录下来。"我们所知道的是,在过去20年里,海洋变得更加分层。表层海水[4]吸收了气候变暖所产生的过多热量,因此不易与营养更丰富的深层海水混合。这种情况将有利于适应贫营养环境的浮游生物。"凯尔说,海洋颜色变化的区域与海洋变得更加分层的区域非常吻合,但与海面温度变化没有重叠。对地球水生生态系统的更多了解可能很快就会到来。NASA的PACE(浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统)卫星将于2024年发射,届时将传回色彩分辨率更高的观测数据。新数据将使研究人员能够推断出更多有关海洋生态的信息,如浮游植物物种的多样性和浮游植物的生长速度。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387869.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1387869.htm

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气候变化的生动展示:研究揭示海洋色调的惊人变化

气候变化的生动展示:研究揭示海洋色调的惊人变化来自麻省理工学院和英国国家海洋学中心的科学家们发现,在过去20年中,由于人类引起的气候变化,全球56%的海洋颜色发生了显著变化。这些颜色变化,尤其是赤道热带地区的颜色变化,表明海洋生态系统发生了变化。这项研究还表明,监测海洋颜色可以提供一种更准确的方法来检测这些变化。这些颜色变化虽然在肉眼看来很微妙,但却发生在全球56%的海洋上--其面积比地球陆地总面积还要大。研究人员特别发现,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表层海洋的生态系统也在发生变化,因为海洋的颜色是海洋中生物和物质的真实反映。为了追踪海洋颜色的变化,科学家们分析了水卫星上的中分辨率成像分光仪(MODIS)对海洋颜色的测量结果。图片来源:NASA和JoshuaStevens,使用美国地质调查局的Landsat数据和LANCE/EOSDISRapidResponse的MODIS数据。目前,研究人员还不能准确地说出海洋生态系统是如何变化以反映颜色的变化的。但有一点他们非常肯定:人类引起的气候变化很可能是驱动因素。"这项研究的合著者、麻省理工学院地球、大气与行星科学系和全球变化科学中心的高级研究科学家StephanieDutkiewicz说:"多年来,我一直在进行模拟,这些模拟告诉我,海洋颜色的这些变化将会发生。"研究报告的合著者、麻省理工学院地球、大气与行星科学系和全球变化科学中心的高级研究科学家StephanieDutkiewicz说:"看到它真实地发生并不令人惊讶,但却令人恐惧。而且这些变化与人类引起的气候改变是一致的。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StephanieHenson、俄勒冈州立大学的KelseyBisson和缅因大学的EmmanuelBoss。噪音之上海洋的颜色是海洋上层的视觉产物。一般来说,深蓝色的水域几乎没有生命,而绿色的水域则表明生态系统的存在,主要是浮游植物--海洋上层大量存在的植物状微生物,它们含有绿色色素叶绿素。叶绿素帮助浮游生物捕捉阳光,利用阳光捕捉大气中的二氧化碳并将其转化为糖分。浮游植物是海洋食物网的基础,该食物网维持着从磷虾、鱼类到海鸟和海洋哺乳动物等逐渐复杂的生物。浮游植物也是海洋捕获和储存二氧化碳能力的强大动力。因此,科学家们热衷于监测整个海洋表层的浮游植物,并研究这些重要的群落如何应对气候变化。为此,科学家们根据从海洋表面反射的蓝光和绿光的比例来跟踪叶绿素的变化。但大约十年前,本研究报告的共同作者之一亨森与其他人共同发表了一篇论文,其中指出,如果科学家仅追踪叶绿素,则至少需要30年的持续监测才能发现任何特别由气候变化驱动的趋势。该研究小组认为,原因在于叶绿素每年之间巨大的自然变化将压倒人为因素对叶绿素浓度的影响。因此,需要几十年的时间才能在正常的噪声中找出一个有意义的、由气候变化驱动的信号。2019年,Dutkiewicz和她的同事发表了另一篇论文,通过一个新模型表明,与叶绿素相比,其他海洋颜色的自然变化要小得多。因此,气候变化驱动的任何变化信号应该比其他海洋颜色的较小正常变化更容易被发现。他们预测,这种变化应在20年而不是30年的监测期内显现出来。"所以我想,在所有这些其他颜色中寻找趋势,而不是仅仅在叶绿素中寻找趋势,不是很有意义吗?Cael说。"值得关注的是整个光谱,而不是仅仅试图从光谱中的一点来估算一个数字。"七种颜色的力量在目前的研究中,Cael和他的团队分析了Aqua卫星上的中分辨率成像分光仪(MODIS)对海洋颜色的测量结果。MODIS测量7种可见光波长,包括研究人员传统上用来估算叶绿素的两种颜色。卫星捕捉到的颜色差异非常细微,人眼无法分辨。在我们眼中,大部分海洋呈现蓝色,而真正的颜色可能包含从蓝色到绿色,甚至红色等更细微波长的混合。Cael利用卫星从2002年到2022年测量到的所有七种海洋颜色进行了统计分析。他首先查看了这七种颜色在特定年份中在不同区域的变化程度,从而了解了它们的自然变化。然后,他将视角放大,查看这些海洋颜色的年度变化在20年的较长时间内是如何变化的。这一分析发现了一个明显的趋势,高于正常的年际变化。为了弄清这一趋势是否与气候变化有关,他随后研究了Dutkiewicz在2019年建立的模型。该模型模拟了两种情况下的地球海洋:一种是增加温室气体,另一种是不增加温室气体。温室气体模型预测,20年内应该会出现一个明显的趋势,而且这一趋势可能会导致世界上大约50%的表层海洋的海洋颜色发生变化,这几乎与Cael在分析真实世界的卫星数据时发现的结果完全一致。"这表明我们观察到的趋势并非地球系统的随机变化,"Cael说。"这与人为气候变化是一致的。"该团队的研究结果表明,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。"海洋的颜色已经发生了变化,"Dutkiewicz说。"但我们可以说,颜色的变化反映了浮游生物群落的变化,这将影响所有以浮游生物为食的生物。这也将改变海洋吸收碳的程度,因为不同类型的浮游生物吸收碳的能力不同。因此,我们希望人们认真对待这个问题。不仅仅是模型预测这些变化将会发生,我们现在可以看到它正在发生。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371247.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1371247.htm

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美国航天局新的地球观测卫星8日凌晨成功发射入轨,旨在监测海洋生态健康、空气质量以及气候变化对人类的影响。这一卫星项目全称为“浮游

美国航天局新的地球观测卫星8日凌晨成功发射入轨,旨在监测海洋生态健康、空气质量以及气候变化对人类的影响。这一卫星项目全称为“浮游生物、气溶胶、云层和海洋生态系统”(简称PACE)。美国东部时间8日1时33分(北京时间14时33分),PACE由美国太空探索技术公司的“猎鹰9”火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空军基地发射升空。发射后约5分钟,美国航天局确认收到卫星发出的信号,其性能表现符合预期。据美国航天局介绍,PACE将推进对海洋生态健康的评估,帮助监测空气质量及气候变化。(新华社)

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恶劣天气导致NASA海洋、大气和气候任务PACE推迟发射

恶劣天气导致NASA海洋、大气和气候任务PACE推迟发射2024年2月5日星期一,在佛罗里达州卡纳维拉尔角航天站的40号太空发射场,一枚装有美国宇航局PACE(浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统)航天器的SpaceX猎鹰9号火箭升至垂直位置。PACE是NASA最新的地球观测卫星,将通过对被称为浮游植物的微型海洋生物进行高光谱观测,以及提供有关云层和气溶胶的新数据,帮助我们加深对地球海洋、大气和气候的了解。图片来源:SpaceX不过,PACE卫星和猎鹰9号火箭的状况都相当健康。美国东部时间2月7日星期三上午12:45,NASA+和NASATV公共频道将开始直播发射过程。美国国家航空航天局的PACE(浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统)航天器在地球上空运行。图片来源:NASAGSFC浮游生物、气溶胶、云层和海洋生态系统(PACE)任务是美国航天局发起的一项战略性科学工作,其主要目标是增进我们对地球海洋和大气层的了解。具体来说,该任务旨在提高我们对海洋浮游生物在碳循环和地球能量预算中所起作用的理解。通过使用一套非常先进的仪器,包括一个用于测量从紫外线到短波红外线的海洋颜色的光谱仪,PACE将使科学家们能够以前所未有的详细程度观测全球海洋的生物、化学和生态过程。此外,PACE还将扩展和增强我们监测空气质量和云层成分的能力,为了解地球气候系统和环境健康提供重要信息。该任务的尖端技术将有助于更好地了解大气与海洋之间的相互作用,包括这些相互作用如何影响气候变化和地球海洋生态系统的健康。通过长期提供全面的全球尺度观测,计算机设备行动伙伴关系旨在为气候模型、海洋资源管理和减轻气候变化影响的战略做出重大贡献。通过其研究地球复杂环境系统的创新方法,PACE任务在环境科学和地球观测领域迈出了关键的一步。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416481.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1416481.htm

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研究认为气候变化改变洋流 可能招致源自海洋的灾难

研究认为气候变化改变洋流可能招致源自海洋的灾难这些研究人员最近发表在《自然-气候变化》上的一项研究发现,到2100年,大西洋经向翻转环流和南方经向翻转环流的速度可能会减慢高达42%。模拟的最坏情况甚至表明,SMOC可能在2300年前完全停止。"对36个地球系统模型在一系列气候情景下的预测分析表明,不受控制的全球变暖可能导致海洋深层环流的关闭,"共同作者、UCI地球系统科学教授J.KeithMoore说。"这将是一场气候灾难,其规模类似于陆地上的冰原完全融化。"在大西洋,当温暖的水在表面向北流动时,它冷却并蒸发,使其变得更咸、更稠密。这些较重的水沉入深海,并向南前进,最终重新上升,从深海携带营养物质,成为海洋生态系统的食物基础。此外,遍布全球的海洋循环为处理大气中的二氧化碳创造了一个强大的工厂。海水和空气的基本物理和化学作用--摩尔和他的同事称之为"可溶性泵"--将二氧化碳吸入海洋。虽然海洋循环将一些碳送回了天空,但净量被封存在海洋深处。此外,浮游植物在进行光合作用和形成碳酸盐外壳时,也会产生"生物泵"。当浮游生物和较大的动物死亡时,它们会下沉,慢慢分解并将碳和营养物质释放到深处。有些会随着环流和上涌而回升,但有一部分仍然储存在海浪之下。循环的中断将减少海洋对大气中二氧化碳的吸收,加剧和延长炎热的气候条件。随着时间的推移,支持海洋生态系统的营养物质将越来越多地滞留在深海,导致全球海洋生物生产力下降。摩尔说,人类依靠溶解性泵和生物泵来帮助清除通过化石燃料燃烧、土地使用方法和其他活动排放到空气中的一些二氧化碳。分析还表明,现在减少温室气体排放可以防止未来深层循环的这种完全关闭。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343133.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1343133.htm

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研究发现气候变化对海洋生物的影响远超预期

研究发现气候变化对海洋生物的影响远超预期红鳍柱颌针鱼(Strongyluranotata)"躲藏"在加勒比海库拉索岛附近的海面下。资料来源:JulietteJacquemont(该研究的共同作者)。领衔作者、荷兰皇家海洋研究所(NIOZ)的卡塔琳娜-阿尔特(KatharinaAlter)解释了为什么对已发表的有关气候变化影响的研究结果进行总结和分析至关重要:"为了更好地了解气候变化对全球的总体影响,海洋生物学家会计算气候变化对所有鱼类或所有无脊椎动物物种的影响。然而,在不同的单项研究中确定的影响可能会相互抵消:例如,如果蜗牛等无脊椎动物从某种环境变化中获益,而海胆等其他无脊椎动物则从中受损,那么尽管这两种动物群体都受到了影响,但无脊椎动物受到的总体影响却被认定为零"。事实上,由于气候变化,蜗牛吃得更多,而海胆吃得更少。这两种影响都很重要,甚至会产生连带效应:海胆的食物--草皮藻会生长得更多,而腹足类的食物--海带的生长则会减少。这两种无脊椎动物摄食量的不同导致生态系统从海带为主的生态系统转变为草皮藻为主的生态系统,从而改变了生活在这个生态系统中的所有其他动物的生存环境。"阿尔特博士与来自瓦赫宁根大学以及美国、法国、阿根廷、意大利和智利的其他12个研究机构的同事一起,开发出了新的研究方法,不再将看似矛盾的结果对立起来,而是利用这两种结果来确定气候变化对动物健康的影响。在使用这种方法之前,人们已经知道海洋变暖和海水酸性增强会在三个方面对鱼类和无脊椎动物产生负面影响:它们的生存机会减少,新陈代谢加快,无脊椎动物的骨骼变弱。利用这种新方法,国际海洋研究小组发现,气候变化对鱼类和无脊椎动物的其他重要生物反应产生了负面影响:生理、繁殖、行为和身体发育。阿尔特"因为这可能会导致影响海洋生态系统结构的生态转变,我们的研究结果表明,气候变化的影响可能会比之前想象的更大"。几十年来,空气中二氧化碳含量的增加导致海水温度升高、酸性增强,预计未来这一趋势还将继续。然而,其速度和程度尚不可知。阿尔特和她的同事们计算了三种预计的二氧化碳增加情景的后果,因此也计算了海洋变暖和海洋酸化的后果:极端增加、以目前速度适度增加以及--由于可能采取的措施--减缓增加。阿尔特介绍说:"我们的新方法表明,如果海洋变暖和酸化继续按照目前的轨迹发展,鱼类和无脊椎动物物种中高达100%的生物过程都将受到影响,而之前的研究方法分别只发现了所有过程中约20%和25%的变化。"此外,研究还表明,减缓大气中二氧化碳含量的措施将有助于减少生物过程的变化:在低二氧化碳情况下,无脊椎动物中50%的反应和鱼类中30%的反应将受到影响。阿尔特认为,新方法的最大好处是,人们可以更详细地了解气候变化对物种的影响。"新的计算方法权衡了与当前状态的显著偏差,无论其方向如何--是有利还是有害--都将其视为海水变暖和酸化的影响。有了我们的新方法,您就可以纳入最广泛的测量反应,并发现传统方法中被掩盖的影响。"编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427244.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1427244.htm

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NASA的PACE卫星传回的数据正重新定义我们对地球气候和海洋的看法

NASA的PACE卫星传回的数据正重新定义我们对地球气候和海洋的看法美国国家航空航天局的PACE(浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统)航天器在地球上空运行。图片来源:NASAGSFC浮游生物、气溶胶、云层和海洋生态系统(PACE)卫星于2月8日发射升空,经过数周的航天器和仪器在轨测试,以确保其正常运行和数据质量。这项任务正在收集数据,公众现在可以访问https://pace.oceansciences.org/access_pace_data.htm。美国国家航空航天局(NASA)PACE卫星的海洋色彩仪器(OCI)可探测到超光谱范围的光线,为科学家提供了区分浮游植物群落的新信息--这是NASA最新地球观测卫星的一项独特能力。2024年2月28日,OCI卫星发布的第一张图像显示了南非海岸附近海洋中这些微小海洋生物的两个不同群落。图像中央部分显示的是粉红色的Synechococcus和绿色的picoeukaryotes。图片左侧显示的是海洋的自然色彩,右侧显示的是叶绿素-a的浓度,叶绿素-a是一种光合色素,用于识别浮游植物的存在。图片来源:美国国家航空航天局PACE数据将使研究人员能够研究海洋中的微观生命和空气中的微粒,从而加深对渔业健康、有害藻类大量繁殖、空气污染和野火烟雾等问题的了解。利用PACE,科学家还可以研究海洋和大气是如何相互作用并受到气候变化的影响的。美国国家航空航天局局长比尔-纳尔逊(BillNelson)说:"这些令人惊叹的图像进一步推动了美国国家航空航天局保护地球家园的承诺。PACE的观测将使我们更好地了解我们的海洋和水道以及以它们为家的微小生物是如何影响地球的。从沿海社区到渔业,NASA正在为所有人收集关键的气候数据。""PACE任务的第一道曙光是我们为更好地了解我们不断变化的地球而持续努力的一个重要里程碑。地球是一个水行星,但我们对月球表面的了解却比对我们自己的海洋还要多。美国宇航局地球科学部主任卡伦-圣杰曼(KarenSt.Germain)说:"PACE是几项关键任务之一,包括SWOT和我们即将进行的NISAR任务,这些任务正在开启地球科学的新时代。"PACE的OCI仪器还收集可用于研究大气状况的数据。这幅OCI图像的前三幅描绘了从北非飘入地中海的尘埃,显示了科学家们过去利用卫星仪器收集到的数据--真彩图像、气溶胶光学深度和紫外线气溶胶指数。下面两张图片展示了新的数据,这些数据将帮助科学家创建更精确的气候模型。单散射反照率(SSA)显示了散射或吸收光的比例,将用于改进气候模型。气溶胶层高度(AerosolLayerHeight)显示气溶胶在地面或大气层中的位置,有助于了解空气质量。资料来源:NASA/UMBC这颗卫星的海洋色彩仪器由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心建造和管理,它通过紫外线、可见光和近红外线光谱观测海洋、陆地和大气层。以前的海洋色彩卫星只能探测到少数几种波长,而PACE能探测到200多种波长。有了这一广泛的光谱范围,科学家就能识别浮游植物的特定群落。不同的物种在生态系统和碳循环中发挥着不同的作用--大多数是良性的,但有些对人类健康有害--因此区分浮游植物群落是该卫星的一项关键任务。PACE的两台多角度偏振仪HARP2和SPEXone可以测量云层和大气中微小颗粒反射的偏振光。这些微粒被称为气溶胶,从灰尘、烟雾到海雾等等。这两种偏振计在功能上具有互补性。SPEXone由荷兰空间研究所(SRON)和荷兰空中客车公司(AirbusNetherlandsB.V.)制造,将在五个不同的视角下以高光谱分辨率观测地球--探测彩虹的所有颜色。马里兰大学巴尔的摩郡分校(UMBC)建造的HARP2将以60个不同的视角观测四种波长的光。PACE上的SPEXone偏振计仪器提供的早期数据显示了2024年3月16日日本上空和2024年3月6日埃塞俄比亚上空对角线范围内的气溶胶。在上两幅图中,浅色代表偏振光的比例较高。在底部面板中,SPEXone数据被用来区分细气溶胶(如烟雾)和粗气溶胶(如灰尘和海雾)。SPEXone数据还可以测量气溶胶对太阳光的吸收程度。在埃塞俄比亚上空,数据显示大部分细颗粒吸收了太阳光,这是典型的生物质燃烧产生的烟雾。在日本,也有细气溶胶,但没有同样的吸收。这表明东京的城市污染被吹向海洋,并与海盐混合。SPEXone偏振观测结果显示在PACE的另一个仪器OCI拍摄的真彩背景图像上。资料来源:SRON有了这些数据,科学家们将能够测量云的特性--这对了解气候非常重要--并监测、分析和识别大气气溶胶,从而更好地向公众通报空气质量。科学家还将能够了解气溶胶如何与云相互作用并影响云的形成,这对于创建精确的气候模型至关重要。2024年3月11日,PACE的HARP2偏振仪拍摄到南美洲西海岸上空云层的早期图像。偏振仪数据可用于确定构成云虹的云滴的信息,云虹是由云滴而不是雨滴反射的阳光产生的彩虹。科学家们可以了解云层对人为污染和其他气溶胶的反应,还可以利用这些偏振测量数据测量云滴的大小。资料来源:UMBC"二十多年来,我们一直梦想着能获得类似PACE的图像。终于看到了真实的东西,这真是超现实。"NASA戈达德的PACE项目科学家杰里米-韦德尔(JeremyWerdell)说。"所有三个仪器的数据质量都非常高,我们可以在发射两个月后开始公开发布这些数据,我为我们的团队能够做到这一点而感到自豪。这些数据不仅会对我们的日常生活产生积极影响,为空气质量和水生生态系统的健康提供信息,而且还会随着时间的推移改变我们对地球家园的看法。"PACE任务由美国航天局戈达德分局管理,该分局还建造并测试了航天器和海洋颜色仪器。超角彩虹偏振仪2号(HARP2)由巴尔的摩郡马里兰大学设计和制造,行星探测光谱偏振仪(SPEXone)由荷兰空间研究所、空中客车防务公司和荷兰航天公司牵头的荷兰财团开发和制造。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1428136.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1428136.htm

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