Два десятилетия спутниковых измерений показывают, что глубокий синий океан становится зеленым. Хотя это может показаться не таким значительным, как рекордное повышение температуры поверхности моря, цвет поверхности океана указывает на наличие экосистем под ним. Сообщества фитопланктона — это крошечные организмы, способные осуществлять фотосинтез. Они существуют в больших количествах в приповерхностной морской воде и являются основой водных пищевых сетей и углеродного цикла. Изменение оттенка морской воды подтверждает ожидаемые тенденции изменения климата и предвещает изменения в глобальных морских экосистемах, которые покрывают 70% поверхности Земли.
Исследователи под руководством Б. Б. Кэла, главного научного сотрудника Британского национального океанографического центра, обнаружили, что цвет 56% морской поверхности мира значительно изменился за последние 20 лет. Проанализировав данные о цвете океана, предоставленные прибором MODIS (спектрорадиометр среднего разрешения) на спутнике НАСА Aqua, они обнаружили, что большая часть изменений связана с тем, что океан становится зеленым.
На изображении выше показаны области, где цвет поверхности океана изменился в период с 2002 по 2022 год: более темный зеленый цвет представляет более существенные различия (более высокое соотношение сигнал/шум). «В более широком смысле, это места, где мы можем обнаружить изменения в морских экосистемах за последние 20 лет», — сказал Сил. «Это исследование было сосредоточено на тропических и субтропических регионах, но не на высоких широтах и прибрежных водах, потому что в высоких широтах часть года темно, а данные из прибрежных вод, естественно, очень зашумлены».
Значение изменений хлорофилла
Черные точки на карте обозначают области, где уровень хлорофилла также менялся за период исследования, что составляет 12% поверхности океана. Хлорофилл был распространенным показателем, используемым учеными дистанционного зондирования для измерения численности и продуктивности фитопланктона. Однако в этих оценках используется только несколько цветов видимого спектра света. Значения, показанные зеленым цветом, основаны на всей цветовой гамме и, следовательно, собирают больше информации обо всей экосистеме.
В области дистанционного зондирования длинные временные ряды от одного датчика встречаются относительно редко. В 2022 году спутник «Аква» отметит свое 20-летие на орбите, что значительно превышает шестилетний срок его эксплуатации. В частности, его интересовало, чего может не хватать во всей информации о цвете океана, собранной спутниками. «В данных закодировано гораздо больше, чем мы можем на самом деле использовать», — сказал Сил.
Углубившись в данные, команда обнаружила тенденции в цвете океана, предсказанные с помощью моделирования климата [3], но, используя спутниковые оценки хлорофилла, ожидалось, что для обнаружения этой тенденции потребуются данные за 30-40 лет. Это связано с тем, что естественная изменчивость хлорофилла высока по сравнению с тенденциями изменения климата. Новый метод объединяет весь видимый свет, которого достаточно, чтобы подтвердить тенденцию в течение 20 лет.
Возможные объяснения и прогнозы на будущее
На данном этапе сложно сказать, являются ли новые оттенки результатом экологических изменений. Однако авторы полагают, что они могут быть вызваны другой смесью планктона, более детритными частицами или другими организмами, такими как зоопланктон. По словам Кайла, изменения цвета вряд ли вызваны такими веществами, как пластик или другие загрязнители, поскольку они не настолько распространены, чтобы их можно было фиксировать в больших масштабах.
«Что мы знаем, так это то, что за последние 20 лет океан стал более стратифицированным. Поверхностные воды[4] поглотили избыточное тепло от потепления климата и, следовательно, с меньшей вероятностью смешаются с более богатыми питательными веществами более глубокими водами. Эта ситуация будет благоприятствовать планктону, адаптированному к олиготрофной среде». По словам Кайла, области изменения цвета океана близко соответствуют областям, где океан стал более стратифицированным, но не пересекаются с изменениями температуры поверхности моря.
Вскоре может произойти более глубокое понимание водных экосистем Земли. Спутник НАСА PACE (Планктон, Аэрозоли, Облака, Морские Экосистемы) будет запущен в 2024 году и будет возвращать данные наблюдений с более высоким цветовым разрешением. Новые данные позволят исследователям получить больше информации об экологии океана, такой как разнообразие видов фитопланктона и темпы роста фитопланктона.