Biến đổi khí hậu có thể làm thay đổi màu sắc của các đại dương trên Trái đất

Màu sắc của các đại dương trên Trái đất đã thay đổi đáng kể trong hai thập kỷ qua và những thay đổi này là kết quả của biến đổi khí hậu do con người gây ra. Chúng không thể được giải thích chỉ bằng sự biến đổi tự nhiên và đã ảnh hưởng đến hơn 56% các đại dương trên hành tinh của chúng ta, một vùng rộng lớn hơn tổng diện tích đất liền trên hành tinh của chúng ta.

Màu sắc của các đại dương trên Trái đất là sự phản ánh của các sinh vật và khoáng chất nằm trong vùng nước của nó. Điều này có nghĩa là, mặc dù những biến thể màu sắc này có thể xuất hiện tinh tế đối với mắt người, nhưng chắc chắn chúng chỉ ra rằng các hệ sinh thái biển đang thay đổi liên tục. Mặc dù những thay đổi cụ thể nào đang xảy ra trong các hệ sinh thái này vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng, nhưng nhóm đứng sau những phát hiện này cho rằng hoạt động nhất định của con người và tác động của nó đối với khí hậu là nguyên nhân.

Stephanie Dutkiewicz, đồng tác giả nghiên cứu và nhà khoa học nghiên cứu cấp cao từ Khoa Khoa học Trái đất, Khí quyển và Hành tinh của Viện Công nghệ Massachusetts và Trung tâm Khoa học Thay đổi Toàn cầu, cho biết: “Tôi đã chạy các mô phỏng cho tôi biết trong nhiều năm rằng những thay đổi về màu sắc của đại dương sẽ xảy ra. nói trong một tuyên bố. “Thật sự chứng kiến ​​điều đó xảy ra không có gì đáng ngạc nhiên, nhưng đáng sợ. Và những thay đổi này nhất quán với những thay đổi do con người gây ra đối với khí hậu của chúng ta.”

Có liên quan: Dữ liệu trạm vũ trụ cho thấy bụi góp phần vào biến đổi khí hậu như thế nào

Làm thế nào để đại dương có được màu sắc của nó?

Màu sắc của đại dương có thể được sử dụng như một thước đo để đánh giá những gì nằm trong các lớp trên của nó. Chẳng hạn, vùng nước màu xanh đậm biểu thị sự vắng mặt của sự sống trong khi vùng nước màu xanh lá cây cho thấy sự hiện diện của các vi khuẩn giống thực vật được gọi là thực vật phù du có chứa chất diệp lục sắc tố màu xanh lá cây.

Thực vật phù du thu hoạch ánh sáng mặt trời và sử dụng carbon dioxide để tạo ra đường thông qua quá trình quang hợp, do đó hình thành nên nền tảng của lưới thức ăn đại dương. Chúng được nuôi dưỡng bởi những sinh vật nhỏ, chẳng hạn như loài nhuyễn thể, chúng là thức ăn cho những loài cá lớn hơn, sau đó là thức ăn cho chim biển và động vật có vú ở biển.

Ngoài việc cung cấp thức ăn cho các đại dương, quá trình quang hợp này còn có nghĩa là thực vật phù du rất quan trọng trong việc thu và lưu trữ carbon dioxide từ khí quyển. Vì carbon dioxide là một loại khí nhà kính chính nên các nhà khoa học theo dõi sát sao thực vật phù du trên bề mặt đại dương để xem các quần thể của vi sinh vật này phản ứng như thế nào với biến đổi khí hậu.

Theo truyền thống, điều này được thực hiện bằng cách theo dõi sắc tố xanh, chất diệp lục, giúp thực vật phù du và thực vật thu được ánh sáng mặt trời. Những thay đổi về chất diệp lục có thể được nhìn thấy trong tỷ lệ ánh sáng xanh lam và xanh lục phản chiếu trên bề mặt đại dương, một sự cân bằng có thể được theo dõi bằng các vệ tinh trong không gian.

Tuy nhiên, các chuyên gia cho biết, việc xác định xu hướng do biến đổi khí hậu chỉ thông qua những thay đổi về chất diệp lục sẽ mất khoảng 30 năm. Vì vậy, vào năm 2019, các nhà khoa học đã xác định rằng bằng cách theo dõi các biến thể nhỏ hơn của các màu đại dương khác, họ cũng có thể cắt giảm một khoảng thời gian khỏi con số đó để phát hiện các tín hiệu về biến đổi khí hậu chỉ sau 20 năm theo dõi.

“Tôi nghĩ, không nên tìm kiếm xu hướng trong tất cả các màu khác này, thay vì chỉ trong chất diệp lục sao?” BB Cael, tác giả chính của nghiên cứu và là nhà khoa học của Trung tâm Hải dương học Quốc gia, cho biết. “Thật đáng để xem xét toàn bộ quang phổ thay vì chỉ cố gắng ước tính một con số từ các bit của quang phổ.

“Điều này cung cấp thêm bằng chứng về cách các hoạt động của con người đang ảnh hưởng đến sự sống trên Trái đất trên một phạm vi không gian rộng lớn.”

Xem màu đại dương từ không gian

Để đạt được những phát hiện hiện tại của họ, Cael và các nhà nghiên cứu đồng nghiệp đã phân tích các phép đo màu sắc của đại dương được thu thập bởi Máy đo quang phổ hình ảnh độ phân giải vừa phải (MODIS) trên vệ tinh Aqua.

Trong 21 năm, MODIS đã quan sát các đại dương trong bảy bước sóng ánh sáng, bao gồm hai bước sóng được sử dụng để theo dõi chất diệp lục nói riêng. Thiết bị này coi đại dương là sự kết hợp của các bước sóng tinh tế, từ xanh lam đến xanh lục và thậm chí là đỏ, tương phản với màu xanh lam bị cô lập mà mắt chúng ta đã tiến hóa để nhìn thấy. Điều này có nghĩa là nó có thể phát hiện ra những thay đổi quá tinh vi mà chỉ thị giác của con người mới có thể nhìn thấy được.

Cael đã đánh giá bảy màu sắc của đại dương được MODIS đo lường từ năm 2002 đến năm 2022, quan sát cách chúng thay đổi ở các vùng riêng lẻ trong mỗi năm để có ý tưởng về sự biến đổi tự nhiên.

Sau đó, thu nhỏ dữ liệu này qua từng năm cho phép nhà nghiên cứu xem các thay đổi đã tiến triển như thế nào trong tổng số 20 năm. Điều này tiết lộ cho Cael một xu hướng rõ ràng không xuất hiện trong sự thay đổi đơn giản hàng năm. Để xác định xem xu hướng có phải là kết quả của biến đổi khí hậu hay không, Cael đã so sánh nó với hai mô hình màu đại dương. Một người xem xét việc bổ sung khí nhà kính và người kia thì không.

Cuối cùng, dữ liệu vệ tinh phù hợp với dự đoán của mô hình khí nhà kính về xu hướng thay đổi màu sắc đại dương trong 20 năm ở khoảng một nửa số đại dương trên bề mặt thế giới. Điều này cho thấy xu hướng quan sát được trong MODIS không chỉ là một biến thể ngẫu nhiên và đề xuất một cách mới cũng như nhanh hơn để phát hiện những thay đổi do biến đổi khí hậu đối với các hệ sinh thái biển.

“Màu sắc của các đại dương đã thay đổi và chúng tôi không thể nói bằng cách nào. Nhưng chúng tôi có thể nói rằng những thay đổi về màu sắc phản ánh những thay đổi trong cộng đồng sinh vật phù du sẽ tác động đến mọi thứ ăn sinh vật phù du”, Dutkiewicz nói. “Nó cũng sẽ thay đổi lượng carbon mà đại dương sẽ hấp thụ vì các loại sinh vật phù du khác nhau có khả năng khác nhau để làm điều đó.

“Vì vậy, chúng tôi hy vọng mọi người xem xét điều này một cách nghiêm túc. Không chỉ các mô hình dự đoán những thay đổi này sẽ xảy ra. Bây giờ chúng ta có thể thấy điều đó xảy ra và đại dương đang thay đổi.”

Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trong tháng này trên tạp chí Nature.