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

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

研究发现沙漠粉尘在海洋浮游植物生长中起着至关重要的作用

研究发现沙漠粉尘在海洋浮游植物生长中起着至关重要的作用在5月5日发表在《科学》杂志上的一项新研究中，来自俄勒冈州立大学、马里兰大学巴尔的摩郡分校和美国国家航空航天局的一个研究小组将卫星观测与一个先进的计算机模型相结合，以了解来自陆地的矿物尘埃如何为海洋中浮游植物的生长提供肥料。浮游植物是微小的、类似植物的生物体，构成了海洋食物网的中心。浮游植物漂浮在海洋表面附近，主要依靠阳光和从深海中涌出的矿物营养物，或通过沿海径流漂浮到海上。但是富含矿物质的沙漠尘埃--由强风携带并沉积在海洋中--对浮游植物的健康和丰度也起着重要作用。根据这项新的研究，沉积在海洋上的尘埃支持了每年全球出口产量的4.5%--这是衡量浮游植物在光合作用中吸收的碳汇入深海的数量。然而，在中纬度和高纬度的一些海洋区域，这一贡献接近20%至40%。浮游植物在地球的气候和碳循环中发挥着巨大作用。像陆地植物一样，它们含有叶绿素，通过光合作用从阳光中获取能量。它们在这个过程中产生氧气并封存大量的二氧化碳，其规模可能与雨林相当。而且，它们处于海洋范围内食物排序的最底层，从微小的浮游生物到鱼到鲸鱼。研究报告的共同作者、马里兰大学巴尔的摩县分校的研究教授洛林-雷默（LorraineRemer）说，尘埃粒子在落入海洋之前可以飞行数千英里，在那里它们滋养了距离尘埃源很远的浮游植物。"她说："我们知道沙漠尘埃的大气运输是使海洋'点击'的部分原因，但我们不知道如何找到它。如何从地球表面以上400英里处追踪海洋生物？这需要追踪叶绿素的绿色足迹。研究作者TobyWestberry和MichaelBehrenfeld--俄勒冈州立大学的遥感海洋学家--分析了美国宇航局Aqua卫星上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）从2003年到2016年收集的14年的海洋颜色测量数据。追踪海洋颜色的明显特征，他们不仅能够确定浮游植物繁殖的时间和地点，还能确定它们的健康程度和数量（基于叶绿素的浓度）。这张海洋观测宽视场传感器（SeaWiFS）图像显示了东北太平洋的叶绿素浓度。叶绿素是浮游植物中的主要色素--它使这些微小的海洋植物呈现出绿色，它们用它进行光合作用。通过精确测量海洋反射的光的颜色，SeaWiFS使科学家能够测量浮游植物群的浓度。在这个假色图像中，红色和黄色显示了高浓度，而绿色、浅蓝色和深蓝色显示了逐渐降低的浓度。黑色表示由于海洋上的云层覆盖而没有数据的区域。资料来源：NASASeaWiFS项目，JimGower，不列颠哥伦比亚省西德尼海洋科学研究所，IOSSERIES团队，以及不列颠哥伦比亚省西德尼海洋科学研究所的BillCrawford和FrankWhitney。为了确定浮游植物是否对沙漠尘埃有反应，该小组将他们的海洋颜色发现与美国宇航局戈达德地球观测系统（GEOS）模型在同一时期的尘埃沉积事件的输出进行了比较。这些事件的强度从强大的撒哈拉沙尘暴到美国西海岸的相对低调的羽流。他们发现，即使是适量的沙漠尘埃也增加了浮游植物的数量，并改善了浮游植物的健康状况。以前的研究集中在大型的局部事件上--火山爆发、野火、极端的沙尘暴--这些事件向空气中喷出大量的有机和矿物颗粒。在其他研究中，研究人员有意通过在海水中"播种"铁来刺激浮游植物的生长，铁是海洋中一种关键但往往有限的营养物质。"我们观察到浮游植物的反应并不仅仅发生在海洋中的铁贫乏地区，"共同作者、美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家HongbinYu说。"这些反应在世界各地都有发生。添加一点营养物质，你就会在水中发生一些事情。"科学家们说，沙漠尘埃的营养益处并不限于铁。灰尘颗粒含有植物需要的其他营养物质，特别是磷和氮。随着气候变化对大气模式、土壤湿度和其他影响灰尘如何进入海洋的因素的影响，需要进行更多的研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359449.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359449.htm

沙漠中的灰尘如何助长海洋生物的繁衍

沙漠中的灰尘如何助长海洋生物的繁衍但是在这些极端事件之外，还有一种稳定的、长距离的尘埃粒子雨，几乎全年都在促进浮游植物的生长，而且几乎在每个流域都是如此。在5月5日发表在《科学》杂志上的一项新研究中，来自俄勒冈州立大学、马里兰大学巴尔的摩郡分校和美国国家航空航天局的一个研究小组将卫星观测与一个先进的计算机模型相结合，以了解来自陆地的矿物尘埃如何为海洋中浮游植物的生长提供肥料。浮游植物是微小的、类似植物的生物体，构成了海洋食物网的中心。浮游植物漂浮在海洋表面附近，主要依靠阳光和从深海中涌出的矿物营养物或通过沿海径流漂浮到海上。但是富含矿物质的沙漠尘埃由强风携带并沉积在海洋中，对浮游植物的健康和丰度也起着重要作用。这张图片由美国宇航局Terra卫星上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）于2011年4月8日获取，显示了比斯开湾上空的撒哈拉尘埃。海湾里的浮游植物大量繁殖，使水呈现明亮的绿色和蓝色。沉积物可能促成了一些颜色，特别是在靠近海岸的地区。根据这项新的研究，沉积到海洋上的灰尘支持了每年全球出口产量的4.5%--衡量浮游植物在光合作用中吸收的碳有多少沉入深海。然而，在中纬度和高纬度的一些海洋区域，这一贡献接近20%至40%。浮游植物在地球的气候和碳循环中发挥着巨大作用。像陆地植物一样，它们含有叶绿素，通过光合作用从阳光中获取能量。它们在这个过程中产生氧气并封存大量的二氧化碳，其规模可能与雨林相当。而且，它们处于海洋范围内食物排序的最底层，从微小的浮游生物到鱼到鲸鱼。研究报告的共同作者、马里兰大学巴尔的摩县分校的研究教授洛林-雷默（LorraineRemer）说，灰尘颗粒在落入海洋之前可以旅行数千英里，在那里它们滋养了距离灰尘来源很远的浮游植物。"她说："我们知道沙漠尘埃的大气运输是使海洋'点击'的部分原因，但我们不知道如何找到它。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361455.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361455.htm

令人惊叹的浮游植物群绽放在北大西洋 绵延数百英里

令人惊叹的浮游植物群绽放在北大西洋绵延数百英里2024年6月16日，美国宇航局Aqua卫星上的中分辨率成像分光仪拍摄到的北大西洋浮游植物大量繁殖的卫星图像。自2024年5月以来，卫星图像一直暗示格陵兰岛东南部沿海正在出现浮游植物大量繁殖的现象。但是，近乎持续不断的云层阻碍了光学传感器获得清晰的图像。这种情况在6月中旬发生了变化，北大西洋上空的云层中出现了一个短暂的缺口，使浮游植物绽放出五颜六色的漩涡。在这张2024年6月16日由NASA的Aqua卫星上的MODIS（中分辨率成像分光仪）获取的图像中，可以看到藻华。图像显示的是北大西洋格陵兰岛以东、冰岛以南约800公里宽的区域。在这幅图像的边缘之外，藻华还绵延数百公里。浮游植物是漂浮在水生环境中的类似植物的微小生物，不仅仅是海洋生物的食物。它们是地球生物圈中的重要角色，通过光合作用产生氧气和消耗二氧化碳，从而影响当地和全球的气候。浮游植物藻华主要是指大量浮游植物--通常漂浮在海面附近的类似植物的微小生物。浮游植物为其他浮游生物和鱼类提供食物，最终为更大的生物提供食物，从而为海洋提供燃料。它们还是重要的碳循环者和氧气制造者。仅凭这张自然彩色图片，我们无法确定此次浮游植物藻华中浮游植物的种类。浮游植物藻华中可能含有茧石藻，它们被白色碳酸钙包裹，能让海洋呈现出乳白色。它还可能含有硅藻，一种具有硅质外壳和大量叶绿素的微型藻类，叶绿素具有绿色色素。不管是哪种藻类组成了那天从云层间探出头来的藻华，它们的出现都很及时。藻华通常首先出现在低纬度地区，然后在春季和夏季中期出现在北大西洋的高纬度地区。美国宇航局地球观测站图片，作者LaurenDauphin，使用美国宇航局EOSDISLANCE和GIBS/Worldview提供的MODIS数据。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435634.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435634.htm

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