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21年來(lái)，科學(xué)家們一直用Aqua衛(wèi)星上的變化變地中分辨率成像光譜儀(MODIS)跟蹤海洋顏色的變化。NASA和Joshua Stevens使用美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的正改Landsat數(shù)據(jù)和蘭斯/EOSDIS快速反應(yīng)中心的MODIS數(shù)據(jù)。(圖片來(lái)源:NASA和Joshua Stevens，洋的顏色使用美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的氣候球海Landsat數(shù)據(jù)和蘭斯/EOSDIS快速反應(yīng)中心的MODIS數(shù)據(jù)。)
（神秘的變化變地地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（羅伯特·李）：在過(guò)去的二十年里，地球海洋的正改顏色發(fā)生了顯著變化，這些變化是洋的顏色人類驅(qū)動(dòng)的氣候變化的結(jié)果。它們不能僅僅用自然變化來(lái)解釋，氣候球海并且已經(jīng)影響了我們星球上超過(guò)56%的變化變地海洋，比我們星球上陸地的正改總面積還要大。
地球海洋的洋的顏色顏色是其水域中生物和礦物質(zhì)的反映。這意味著，氣候球海盡管這些顏色變化對(duì)人眼來(lái)說(shuō)可能很微妙，變化變地但它們無(wú)疑表明海洋生態(tài)系統(tǒng)在不斷變化。正改盡管這些生態(tài)系統(tǒng)中正在發(fā)生的具體變化尚不完全清楚，但該發(fā)現(xiàn)背后的團(tuán)隊(duì)確信人類活動(dòng)及其對(duì)氣候的影響是原因。
“多年來(lái)，我一直在進(jìn)行模擬，這些模擬告訴我海洋顏色的這些變化將會(huì)發(fā)生，”研究報(bào)告的合著者、麻省理工學(xué)院地球、大氣和行星科學(xué)系和全球變化科學(xué)中心的高級(jí)研究科學(xué)家斯蒂芬妮·杜特凱維奇在一份聲明中說(shuō)。“親眼目睹這一切的發(fā)生并不令人驚訝，而是令人恐懼。這些變化與人類引起的氣候變化是一致的。”
海洋的顏色是怎么來(lái)的？
海洋的顏色可以作為評(píng)估上層生物的標(biāo)準(zhǔn)。例如，深藍(lán)色的海水表明沒(méi)有生命，而綠色的海水表明存在像植物一樣的微生物，稱為浮游植物，含有綠色色素葉綠素。
浮游植物收獲陽(yáng)光，并利用二氧化碳通過(guò)光合作用產(chǎn)生糖，從而形成了海洋食物網(wǎng)的基礎(chǔ)。它們以磷蝦等小型生物為食，磷蝦以大型魚類為食，而大型魚類又以海鳥和海洋哺乳動(dòng)物為食。
除了滋養(yǎng)海洋，這種光合作用的過(guò)程也意味著浮游植物在捕獲和儲(chǔ)存大氣中的二氧化碳方面至關(guān)重要。因?yàn)槎趸际且环N主要的溫室氣體，科學(xué)家們敏銳地監(jiān)測(cè)海洋表面的浮游植物，以觀察這種微生物的群體如何應(yīng)對(duì)氣候變化。
傳統(tǒng)上，這是通過(guò)監(jiān)測(cè)綠色色素葉綠素來(lái)實(shí)現(xiàn)的，葉綠素有助于浮游植物和植物收獲陽(yáng)光。葉綠素的變化可以從海洋表面反射的藍(lán)光和綠光的比例中看出，這種平衡可以通過(guò)太空衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤。
然而，專家說(shuō)，僅僅通過(guò)葉綠素的變化來(lái)確定氣候變化驅(qū)動(dòng)的趨勢(shì)將需要大約30年的時(shí)間。因此，在2019年，科學(xué)家們決定通過(guò)跟蹤其他海洋顏色的較小變化，他們可以從這個(gè)數(shù)字中削減一大塊時(shí)間，只需20年的監(jiān)測(cè)就可以發(fā)現(xiàn)氣候變化的信號(hào)。
“我想，在所有這些其他顏色中尋找一種趨勢(shì)，而不僅僅是在葉綠素中，難道沒(méi)有意義嗎？”該研究的主要作者、國(guó)家海洋學(xué)中心科學(xué)家B.B. Cael說(shuō)。“值得著眼于整個(gè)光譜，而不僅僅是試圖從光譜的片段中估計(jì)一個(gè)數(shù)字。
“這為人類活動(dòng)如何在巨大的空間范圍內(nèi)影響地球上的生命提供了額外的證據(jù)。”
從太空看海洋顏色
為了達(dá)到他們目前的發(fā)現(xiàn)，Cael和其他研究人員分析了Aqua衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀(MODIS)收集的海洋顏色測(cè)量數(shù)據(jù)。
21年來(lái)，MODIS用七種波長(zhǎng)的光觀察海洋，其中兩種波長(zhǎng)特別用于追蹤葉綠素。該儀器將海洋視為微妙波長(zhǎng)的混合，從藍(lán)色到綠色，甚至紅色，與我們眼睛進(jìn)化出的孤立的藍(lán)色形成對(duì)比。這意味著它可以發(fā)現(xiàn)太細(xì)微的變化，而人類的視覺(jué)無(wú)法察覺(jué)。

Aqua衛(wèi)星于2002年5月4日從范登堡空軍基地發(fā)射升空。十年后，它仍然很強(qiáng)大。(圖片來(lái)源:NASA/比爾·英格爾斯)
Cael評(píng)估了2002年至2022年間由MODIS測(cè)量的七種海洋顏色，觀察它們每年在各個(gè)地區(qū)如何變化，以了解自然變化。
縮小這些逐年的數(shù)據(jù)，研究者就可以看到20年來(lái)的變化。這向Cael揭示了一個(gè)明顯的趨勢(shì)，而不是簡(jiǎn)單的年度變化。為了確定這種趨勢(shì)是否是氣候變化的結(jié)果，Cael將其與兩種海洋顏色模型進(jìn)行了比較。一個(gè)考慮了溫室氣體的增加，另一個(gè)沒(méi)有。
最終，衛(wèi)星數(shù)據(jù)符合溫室氣體模型的預(yù)測(cè)，即大約一半的世界海洋表面的海洋顏色將在20年內(nèi)發(fā)生變化。這表明在MODIS中觀察到的趨勢(shì)不僅僅是隨機(jī)的變化，并提出了一種新的更快的方法來(lái)檢測(cè)氣候變化驅(qū)動(dòng)的海洋生態(tài)系統(tǒng)的變化。
“海洋的顏色發(fā)生了變化，我們說(shuō)不出是如何變化的。但我們可以說(shuō)，顏色的變化反映了浮游生物群落的變化，這將影響到以浮游生物為食的一切，”Dutkiewicz說(shuō)。“這也將改變海洋吸收碳的量，因?yàn)椴煌愋偷母∮紊锞哂胁煌奈漳芰Α?br>“所以，我們希望人們認(rèn)真對(duì)待這件事。不僅僅是模型預(yù)測(cè)這些變化會(huì)發(fā)生。我們現(xiàn)在可以看到它正在發(fā)生，海洋正在發(fā)生變化。”
該團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)表在本月的《自然》雜志上。