气候变化使我们的海洋从蓝色变为绿色

二十年的卫星测量结果表明，深蓝色的海洋正在变绿。虽然这似乎不如创纪录的海面温度升高那么重要，但海洋表面的颜色却表明了海洋下面的生态系统。浮游植物群落是一种能进行光合作用的微小生物，在近表层海水中大量存在，是水生食物网和碳循环的基础。海水色调的变化证实了气候变化的预期趋势，并预示着占地球表面 70% 的全球海洋生态系统将发生变化。

英国国家海洋学中心首席科学家 B. B. Cael 领导的研究人员发现，在过去 20 年中，全球 56% 的海面颜色发生了显著变化。在分析了美国宇航局 Aqua 卫星上的 MODIS（中分辨率成像分光仪）仪器提供的海洋颜色数据后，他们发现，大部分变化都源于海洋变绿了。

上图突出显示了2002年至2022年期间海洋表面颜色发生变化的区域，深绿色代表更显著的差异（信噪比更高）。Cael说："推而广之，这些地方我们可以检测到过去20年中海洋生态系统的变化。这项研究的重点是热带和亚热带地区，但不包括高纬度地区和沿海水域，因为高纬度地区一年中的部分时间是黑暗的，而沿海水域的数据自然非常嘈杂。"

叶绿素变化的意义

地图上的黑点表示在研究期间叶绿素水平也发生变化的区域，占海洋表面的 12%。叶绿素一直是遥感科学家测量浮游植物丰度和生产力的常用指标。不过，这些估计值只使用了可见光光谱中的几种颜色。绿色显示的数值基于整个色域，因此能捕捉到更多关于整个生态系统的信息。

在遥感领域，来自单个传感器的长时间序列比较罕见。Aqua 卫星将于 2022 年迎来其在轨运行的第 20 个年头，远远超过了其 6 年的设计寿命。特别是，他很好奇卫星收集到的所有海洋颜色信息中有哪些可能被遗漏了。Cael说："数据中的编码比我们实际利用的要多得多。"

通过对数据的深入研究，研究小组发现了气候建模所预测的海洋颜色趋势，但使用基于卫星的叶绿素估算，预计需要30-40年的数据才能发现这一趋势。这是因为与气候变化趋势相比，叶绿素的自然变异性很高。新方法结合了所有可见光，足以在 20 年内确认这一趋势。

▲ NASA 的 PACE（浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统）航天器在地球上空运行。资料来源：NASA GSFC

可能的解释和未来预测

在现阶段，很难说新色调究竟是生态变化造成的。不过，作者认为，它们可能是浮游生物的不同组合、更多的碎屑颗粒或浮游动物等其他生物造成的。凯尔说，颜色变化不太可能来自塑料或其他污染物等物质，因为它们并不普遍，不足以在大尺度上记录下来。

"我们所知道的是，在过去 20 年里，海洋变得更加分层。表层海水[4] 吸收了气候变暖所产生的过多热量，因此不易与营养更丰富的深层海水混合。这种情况将有利于适应贫营养环境的浮游生物。"凯尔说，海洋颜色变化的区域与海洋变得更加分层的区域非常吻合，但与海面温度变化没有重叠。

对地球水生生态系统的更多了解可能很快就会到来。NASA的PACE（浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统）卫星将于2024年发射，届时将传回色彩分辨率更高的观测数据。新数据将使研究人员能够推断出更多有关海洋生态的信息，如浮游植物物种的多样性和浮游植物的生长速度。

文章来源：cnBeta