海洋学者たちは長い間、緑色の水は微生物の生命があふれていることを示し、ウルトラマリンブルーは相対的な不足を示すという簡単なルールを使用してきました。
しかし、最近の衛星画像の20年間の分析によると、その色の分かれ道が移動していることが示されています。
科学者たちは、高緯度地域で開放的な海洋の水が徐々に緑がかり、熱帯および亜熱帯地域では青くなっていることを特定しました。
海水の色合いは、植物プランクトンが光合成に使用する色素であるクロロフィルの濃度を追跡するため、この傾向は海洋食物網の基盤における生命の大規模な再配置を示唆しています。
研究チームは、デューク大学のポスドク研究員ハイペン・ジャオが率いており、2003年から2022年までの世界のデータを調査しました。
このデータは、NASAのMODIS-Aqua装置から取得されたもので、地球を2日に1回スキャンします。
各パスは、表面のクロロフィル濃度を明らかにする反射光の微妙な変化を測定します。
sediment-rich coastlinesの光学ノイズを回避するため、研究者たちはオープンオーシャンのみに焦点を当てました。
「海洋では、衛星測定に基づくと、熱帯および亜熱帯地域は一般的にクロロフィルを失っていますが、極地方 – 高緯度地域 – は緑化しています」とジャオは述べています。
実際的には、赤道付近の温かい青い水域ではプランクトンが減少し、極地の水域では豊富になっています。
ノイズの多い地球を対象にした創造的な数学
衛星画像を使用する際には、雲のパッチ、センサーのドロップアウト、昼夜の違いなどのギャップが常に存在します。
一貫したストーリーを引き出すために、ジャオとその同僚は、一般に家庭の収入を研究するために使用される2つの統計ツール、ローレンツ曲線とジニ係数を借りました。
リード研究者のニコラス・カッサーは、経済から海洋学への飛躍を次のように説明しました。「私たちは、社会における富の分布を示すローレンツ曲線とジニ指数という経済学の概念を借りて、海洋の最もクロロフィル濃度の高い地域の割合が時間とともに変化したかどうかを確認しようとしました。」
その結果はどうなったのでしょうか？ 20年間で、すでに緑色の「クロロフィル豊富」地域は特に北半球でさらに緑化し、青い地域はさらに色素を失いました。
気候との関連を検証
緑がかる極地と青い熱帯地域は、グローバルな温暖化の明確な指紋のように聞こえるかもしれません。
しかし、研究はその結論には至っていません。
著者たちは、クロロフィルの変化を海面水温、風速、光の利用可能性、混合層の深さの4つの環境変数と比較しました。
温暖化のみが観察された色の変化と一貫して追跡され、他の変数は強い関連を示しませんでした。
それでも、ジョージア工科大学の共著者スーザン・ロジエは、「この研究期間はエルニーニョのような繰り返しの気候現象の影響を排除するには短すぎる」と警告しました。
「今後数十年間の測定が、気候の振動以外の影響を決定するために重要です。」
プランクトンの変化、大きな影響
植物プランクトンは、海水の色を変えるだけでなく、光合成を通じて二酸化炭素を吸収し、死んだ細胞が沈む際に炭素を有機物に変えます。
生産性の極地方への移動は、自然な炭素ポンプの再配置を引き起こす可能性があります。
カッサーは、捕集された炭素がどのようにそれを循環から外すかを決定するかもしれないと指摘しています。「炭素が深く沈む場合、つまり水面に再浮上しない場所では、より長く保存されます。
対照的に、浅い炭素はより早く大気に戻る可能性があり、植物プランクトンの炭素貯蔵への影響を減少させる可能性があります。」
食料安全保障も懸念です。
多くの赤道国はプランクトンの爆発によって維持される豊かな漁業に依存しています。
一次生産者が安定して減少することで、食物連鎖が混乱し、食事や経済にとって重要な魚の在庫が減少する可能性があります。「植物プランクトンは海洋食物連鎖の基盤にあります。
もしそれが減少すれば、食物連鎖の上位レベルにも影響が及ぶ可能性があり、漁業の潜在的な再分配を意味するかもしれません」とカッサーは警告しています。
海洋の色の変化は続く
この研究は、開放的な海洋が極方向の生態系の移動を示す地球システムのリストに加わります。
陸上では、衛星記録は高緯度地域での森林の拡大と亜熱帯の植生のストレスを示しています。
今、海洋のクロロフィルベルトが移動していることで、研究者たちは一貫した惑星の物語を展開しています。
それでも、著者たちは、20年はほんの最初の章に過ぎないと強調しています。
より長い記録、より深い観察、植物プランクトンの生理学の改善されたモデルが、完全な生態学的影響を予測するために必要です。
海洋の色の変化は変化を示し、高緯度では緑が、赤道近くでは青が目立ち、生態系が静かに再編成されていることを示しています。
この変化は、気候フィードバックや世界的な漁業にも影響を及ぼす可能性がある重要な再配置を静かに追跡しています。
この研究は、科学誌「サイエンス」に掲載されています。
画像の出所：earth