Một nghiên cứu mới của MIT cho thấy cách thay đổi màu sắc của các đại dương Trái đất có thể được sử dụng để theo dõi sự thay đổi khí hậu trong tương lai gần.
Các đại dương Trái đất thường có màu xanh lam và xanh lục. Một nghiên cứu mới của MIT cho biết những màu sắc đó sẽ được tăng cường do biến đổi khí hậu. Hình ảnh qua Đài thiên văn Trái đất của NASA.
Các đại dương Trái đất đã được đo là sự nóng lên do biến đổi khí hậu nói chung. Sự nóng lên tương tự này đang có những ảnh hưởng khác được biết đến trên các đại dương Earth, bao gồm cả thiệt hại đối với các rạn san hô. Thêm vào đó, nó đã biết rằng sự nóng lên của đại dương đang gây ra sự tăng trưởng và tương tác của các loài thực vật phù du khác nhau, thường được gọi là tảo. Những thay đổi trong tảo dự kiến sẽ tăng lên khi nhiệt độ tiếp tục tăng và - theo kết quả của một nghiên cứu mới, được phát hành ngày 4 tháng 2 năm 2019 - chúng cũng sẽ có một tác dụng bổ sung, có lẽ đáng ngạc nhiên: đó là thay đổi màu sắc của đại dương Trái đất.
Các nhà nghiên cứu của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã báo cáo những phát hiện này trong một bài báo đánh giá mới Truyền thông tự nhiên. NASA và Bộ Năng lượng đã giúp hỗ trợ nghiên cứu.
Sử dụng một mô hình toàn cầu mô phỏng sự phát triển và mô hình tương tác của các loài thực vật phù du khác nhau và cũng mô phỏng cách thức thực vật phù du hấp thụ và phản xạ ánh sáng, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những thay đổi đó sẽ ảnh hưởng đến đại dương bằng cách tăng cường màu sắc của nước mặt.
Nghiên cứu cho thấy rằng hơn 50 phần trăm nước biển sẽ trải qua sự thay đổi màu sắc vào năm 2100.
Trong tương lai, các nhà khoa học sẽ có thể theo dõi sự thay đổi khí hậu bằng cách xem xét ảnh hưởng của nó đến thực vật phù du và kết quả thay đổi màu sắc của các đại dương. Hình ảnh qua Wikimedia Commons.
Các vùng màu xanh, như cận nhiệt đới, sẽ trở thành thậm chí nhiều màu xanh, là kết quả của ít thực vật phù du - và cuộc sống nói chung - ở những vùng nước đó, trái ngược với ngày nay. Nước biển hiện đang xanh hơn, như gần các cực, có thể biến thậm chí nhiều màu xanh lá cây, do nhiệt độ ấm hơn tạo ra những bông thực vật phù du đa dạng hơn. Theo giải thích của tác giả chính Stephanie Dutkiewicz của MIT:
Mô hình cho thấy những thay đổi won xuất hiện rất lớn bằng mắt thường và đại dương vẫn sẽ trông giống như nó có các vùng màu xanh ở vùng cận nhiệt đới và vùng xanh hơn gần xích đạo và cực. Mô hình cơ bản đó vẫn sẽ ở đó.
Nhưng nó sẽ đủ khác nhau để nó ảnh hưởng đến phần còn lại của mạng lưới thức ăn mà thực vật phù du hỗ trợ.
Làm thế nào mà các nhà nghiên cứu đạt được những kết luận này? Đầu tiên, họ muốn xem liệu họ có thể thấy tác động của biến đổi khí hậu đối với thực vật phù du hay không bằng cách chỉ nhìn vào các phép đo vệ tinh của ánh sáng phản xạ. Họ đã cập nhật một mô hình máy tính trước đây được sử dụng để dự đoán sự thay đổi của thực vật phù du khi nhiệt độ tăng và axit hóa đại dương, trong đó lấy thông tin về thực vật phù du, bao gồm cả những gì chúng ăn và cách chúng phát triển, kết hợp thông tin đó vào mô hình vật lý mô phỏng dòng hải lưu và pha trộn.
Sau đó, các nhà nghiên cứu bao gồm một cái gì đó mới, ước tính các bước sóng cụ thể của ánh sáng được hấp thụ và phản xạ bởi đại dương, tùy thuộc vào số lượng và loại sinh vật trong một khu vực nhất định.
Một loài tảo biển nở hoa chụp ảnh vào năm 2011. Những bông hoa như vậy có xu hướng tạo cho nước có màu xanh lục. Hình ảnh qua Wikimedia Commons.
Theo Dutkiewicz:
Ánh sáng mặt trời sẽ chiếu vào đại dương và bất cứ thứ gì mà trên biển sẽ hấp thụ nó, như diệp lục. Những thứ khác sẽ hấp thụ hoặc phân tán nó, giống như một cái gì đó có vỏ cứng. Vì vậy, nó là một quá trình phức tạp, làm thế nào ánh sáng được phản xạ ra khỏi đại dương để tạo cho nó màu sắc.
Những kết quả đó sau đó được so sánh với kết quả từ các phép đo ánh sáng phản xạ từ các vệ tinh và kết quả được tìm thấy khá giống nhau. Sự tương đồng về kết quả là đủ để mô hình mới có thể được sử dụng để dự đoán màu sắc của các đại dương trong tương lai, khi biến đổi khí hậu tiếp tục làm thay đổi thực vật phù du. Như Dutkiewicz đã lưu ý:
Điều hay ho của mô hình này là, chúng ta có thể sử dụng nó như một phòng thí nghiệm, một nơi mà chúng ta có thể thử nghiệm, để xem hành tinh của chúng ta sẽ thay đổi như thế nào.
Nước Bắc cực chuyển sang màu xanh lục do thực vật phù du nở hoa. Hình ảnh thông qua Karen Frey / Đại học Clark / NASA.
Các nhà nghiên cứu đã tăng nhiệt độ toàn cầu trong mô hình lên tới 3 độ C (khoảng 6 độ F) vào năm 2100. Họ thấy rằng các bước sóng ánh sáng trong dải sóng màu xanh lam / xanh lục phản ứng nhanh nhất. Lượng tăng nhiệt độ đó là những gì các nhà khoa học dự đoán sẽ xảy ra trong một kịch bản với rất ít hành động chính trị được thực hiện để chống biến đổi khí hậu bằng cách giảm khí thải nhà kính. Họ cũng phát hiện ra rằng sự thay đổi đáng kể do khí hậu trong diệp lục có thể xảy ra vào năm 2055, sớm hơn so với suy nghĩ trước đây.
Điều gì tạo ra màu sắc đại dương để bắt đầu? Nó phụ thuộc vào cách ánh sáng mặt trời tương tác với bất cứ thứ gì có trong nước. Tự thân, các phân tử nước hấp thụ gần như tất cả ánh sáng mặt trời ngoại trừ màu xanh lam, đó là lý do tại sao đại dương mở sẽ trông có màu xanh thẫm khi nhìn từ không gian. Nhưng nước biển chứa nhiều thực vật phù du sẽ xuất hiện nhiều màu xanh lá cây hơn, vì thực vật phù du có chứa chất diệp lục, chất hấp thụ chủ yếu ở phần màu xanh của quang phổ ánh sáng mặt trời. Nhiều ánh sáng xanh hơn được phản chiếu ra khỏi đại dương, tạo cho vùng có nhiều tảo màu xanh lục.
Những thay đổi về lượng diệp lục có thể là do biến đổi khí hậu, nhưng không nhất thiết, Dutkiewicz nói:
Một sự kiện El Niño hoặc La Niña sẽ tạo ra một sự thay đổi rất lớn về chất diệp lục bởi vì nó Thay đổi lượng chất dinh dưỡng đi vào hệ thống. Do những thay đổi lớn, tự nhiên này xảy ra cứ sau vài năm, nên rất khó để biết liệu mọi thứ có thay đổi do biến đổi khí hậu hay không, nếu bạn chỉ nhìn vào chất diệp lục.
Chất diệp lục đang thay đổi, nhưng bạn có thể thực sự nhìn thấy nó vì tính biến thiên tự nhiên đáng kinh ngạc của nó. Nhưng bạn có thể thấy một sự thay đổi đáng kể, liên quan đến khí hậu ở một số trong các dải sóng này, trong tín hiệu được gửi tới các vệ tinh. Vì vậy, nơi mà chúng ta nên tìm kiếm trong các phép đo vệ tinh, cho một tín hiệu thực sự của sự thay đổi.
Chúng ta nên mong đợi điều gì sẽ xảy ra trong tương lai gần? Như Dutkiewicz đã giải thích:
Sẽ có một sự khác biệt đáng chú ý về màu sắc của 50 phần trăm đại dương vào cuối thế kỷ 21. Nó có thể có khả năng khá nghiêm trọng.Các loại thực vật phù du khác nhau hấp thụ ánh sáng khác nhau và nếu biến đổi khí hậu làm thay đổi một cộng đồng thực vật phù du khác, điều đó cũng sẽ thay đổi các loại lưới thức ăn mà chúng có thể hỗ trợ.
Bão Jose được nhìn thấy từ vũ trụ năm 2017. Nó đã nghĩ rằng sự nóng lên toàn cầu có thể sẽ dẫn đến những cơn bão dữ dội hơn. Nước nóng lên đã có tác động xấu đến các rạn san hô. Bây giờ các nhà khoa học cho biết sự nóng lên của đại dương cũng sẽ thay đổi màu sắc của các đại dương Trái đất trong thế kỷ này. Hình ảnh thông qua Khoa học Trái đất và Đơn vị Viễn thám / Trung tâm Vũ trụ Johnson.
Điểm mấu chốt: Các nhà khoa học đã đo được sự nóng lên trong đại dương Trái đất. Nghiên cứu mới của MIT cho thấy ý chí ấm lên này - trong thế kỷ này - làm tăng cường độ của các màu sắc đại dương, thông qua thực vật phù du đại dương. Sự thay đổi sẽ làm cho màu xanh biển và màu xanh lá cây của vùng biển sôi động hơn so với hiện tại. Sự thay đổi đã giành được có thể phát hiện ra trong thế kỷ này, nhưng nó sẽ đủ ảnh hưởng đến mạng lưới thức ăn đại dương, mà thực vật phù du hỗ trợ.
Nguồn: Chữ ký màu đại dương của biến đổi khí hậu
Qua MIT Tin tức
Lịch âm của EarthSky rất tuyệt! Họ làm những món quà tuyệt vời. Đặt hàng ngay.