NASA的Aqua衛星于2004年拍攝的一張圖像顯示，法國布列塔尼附近海域球石藻爆發導致海面變綠。圖片來源：NASA/AFP

人們在形容地球家園時，總喜歡說它是一顆美麗的藍色星球。這是因為從太空看去，海洋占總面積七成的地球就是一顆藍色的“水球”。

但在未來，“藍球”也許就要變“綠球”了，因為研究人員發現，隨著氣候變暖，過去20年間，全球一半以上的海洋變得更綠了。

這項7月12日發表于《自然》的研究令科學家感到驚訝，因為他們此前覺得還得收集更多年的數據才能從海洋的顏色中窺見氣候變化的跡象。

“我們正在以前所未有的方式影響著生態系統。”論文主要作者、英國國家海洋研究中心海洋和氣候科學家B.B.Cael說。

海洋的顏色會因多種因素而改變，比如營養物質從海洋深處大量涌出，使浮游植物爆發式增長，而后者則含有綠色色素葉綠素。

科學家可以通過研究海洋表面反射光波長估計葉綠素的量，從而了解海洋中存在多少浮游植物。

理論上講，浮游植物的生產力會隨海水變暖而變化。但地表水中葉綠素含量每年都有顯著變化，很難將氣候變化與巨大的自然波動引發的變化區分開來。因此，科學家認為可能需要長達40年的觀測才能發現任何可能的趨勢。

此外，隨著時間的推移，許多衛星都測量了海洋的顏色，但每顆衛星的測量方式略有不同，因此無法整合數據。

在這項研究中，Cael團隊決定分析美國宇航局(NASA)Aqua衛星MODIS傳感器的數據。Aqua衛星于2002年發射，目前仍在繞地球運行。

研究團隊分析了來自海洋的7種不同波長的光的變化趨勢數據，而沒有選擇單一波長的光。通過分析20年來的MODIS數據，他們可以觀察到海洋顏色的長期變化。

研究人員發現，56%的海洋表面發生了顯著變化，主要集中在南緯40°至北緯40°之間的海域。這些熱帶和亞熱帶水域沒有經歷極端的季節變化，因此全年的海洋顏色變化通常不大，但正因如此，微小的長期變化在那里更為明顯。海洋顏色變化的強度取決于測量的光的波長。總的來說，隨著時間推移，海水變得越來越綠。

為了了解這些變化是否與氣候變化有關，研究人員將觀測結果與模擬海洋生態系統如何應對大氣中不斷增加的溫室氣體水平的模型進行了比較，發現二者的變化結果相匹配。

那么，到底是什么讓海洋變得更綠呢?Cael認為，變綠可能不是海面溫度升高帶來的直接影響，因為觀察到的顏色變化區域與溫度普遍升高的區域不匹配。

研究團隊認為，一種可能性是，這種顏色轉變與營養物質在海洋中的分布方式有關。隨著表層海水變暖，分層更加明顯，營養物質更難上升到表面。當營養物質較少時，較小的浮游植物更容易生存下來。這種營養水平變化導致的生態系統變化，最終反映在海水整體顏色的變化上。

這一發現使人們更加期待NASA將于2024年1月發射的“浮游生物、氣溶膠、云、海洋生態系統”(PACE)衛星。該衛星的觀測重點是氣候變化對海洋健康的影響，它將以比以往任何衛星都多的波長觀測海洋顏色。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06321-z