Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Масштабный анализ за 26 лет подтвердил связь глобального потепления и цветения морей Арктики
Ученые из Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН и МФТИ проанализировали изменения концентрации хлорофилла и температуры поверхности Баренцева и Карского морей. Были обработаны снимки со спутниковых сканеров цвета за последние 26 лет. Это поможет прогнозировать климатические аномалии.
Результаты исследований опубликованы в журнале «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса».
На качество и температуру воздуха, в том числе на содержание в нем парниковых газов, которые являются одной из причин глобального потепления, влияют процессы природного и техногенного характера, происходящие на суше и в воде. Значимую роль играют особенности жизненного цикла фитопланктона. Так именуют мелкие водоросли, которые населяют верхний, освещаемый солнцем слой воды и переносятся ее течением.
Благодаря зеленому пигменту — хлорофиллу, фитопланктон способен к фотосинтезу. Из углекислого газа и воды в растительных клетках образуются органические соединения. Химическая реакция протекает с использованием солнечной энергии и выделением кислорода. Стоит отметить, что более 50 % атмосферного кислорода синтезирует именно фитопланктон, а от продуктивности некоторых его видов напрямую зависит, какую долю солнечной радиации водная поверхность поглощает и отражает. Это соотношение, в свою очередь, определяет температуру поверхности моря.
Фитопланктон — своего рода индикатор экологических проблем. Загрязнение водных объектов может привести к исчезновению фитопланктона либо, наоборот, к излишнему его развитию, за которым закрепился благозвучный термин — «цветение» воды. Следствием обоих случаев станет нарушение природного круговорота веществ и энергии. Наблюдение за динамикой численности и биомассы фитопланктона позволит спрогнозировать возможные климатические изменения и пути смягчения их последствий.
Ученые из ИО РАН и МФТИ исследовали временные зависимости биооптических характеристик Баренцева и Карского морей. Под биооптическими характеристиками понимают величины, отражающие взаимосвязь между оптическими свойствами водной среды и жизнедеятельностью обитающих в ней организмов. К оптическим свойствам, прежде всего, относят коэффициент яркости моря, определяющий цвет выходящего из толщи воды излучения. Окрашивание обусловлено наличием в воде примесей различного происхождения, в том числе фитопланктона и следов его существования.
В ходе работы ученые проанализировали изображения морей, которые получены с 1998 по 2024 год со сканеров цвета, установленных на спутниках Земли. По снимкам были определены коэффициенты яркости моря. Узнав эти величины, ученые вычислили биооптические характеристики — содержание кокколитофорид и хлорофилла а в воде. Кокколитофорида — это одноклеточная водоросль, покрытая, словно панцирем, известковыми пластинками. Хлорофилл а — одна из форм пигмента.
Рисунок 1. Динамика концентрации хлорофилла а Хл (слева) и кокколитофорид Ncoc (справа) в среднем субрегионе Баренцева моря: линейные тренды (синие прямые), скользящее среднее (зеленые штрихи), результаты сингулярного спектрального анализа (красные кривые) / © журнал «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Обработку временных рядов проводили методом гармонического, сингулярного, спектрального и регрессионного анализа. При гармоническом анализе ученые представляли ряды биооптических характеристик в виде рядов Фурье, то есть как сумму тригонометрических функций. Сингулярный спектральный анализ осуществлялся путем разложения исходных рядов на отдельные слагаемые: медленно меняющуюся компоненту, периодическое слагаемое и остаток (шум). С помощью квантильной регрессии ученые исследовали зависимость выборки от времени. Объем выборки составлял 10 % наибольших значений биооптических характеристик. Применение такого вычислительного метода обусловлено тем, что происходящие в Арктике изменения климата приводят не только к потеплению, но и к учащению интенсивных «цветений» фитопланктона.
«Сотрудники нашей Лаборатории составили Атлас биооптических характеристик российских морей, — объяснил Дмитрий Глуховец, заведующий Лабораторией оптики океана ИО РАН и доцент кафедры термогидромеханики океана МФТИ. — Для обработки данных со спутниковых сканеров цвета мы используем оригинальные алгоритмы, которые разработаны нами на основе результатов многолетних судовых измерений, выполненных в исследуемых регионах».
Установлено, что в среднем субрегионе Баренцева моря, находящемся под влиянием Норвежского течения, количество хлорофилла а резко возрастает раз в полгода (Рисунок 1), а кокколитофорид — раз в год. Помимо этого обнаружены колебания концентрации пигмента с периодом 6-7 лет.
Рисунок 2. Динамика концентрации хлорофилла а Хл (слева) и температуры поверхности моря ТПМ (справа) в юго-западном субрегионе Карского моря: линейные тренды (синие прямые), результаты сингулярного спектрального анализа (красные кривые) / © «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
В Карском море данные наблюдений не дают возможности выделить основную частоту многолетних колебаний концентрации хлорофилла а. Температура поверхности моря растет, в среднем, на 0,058–0,098°C в год (Рисунок 2).
«Тенденция роста температуры поверхности изучаемых морей соответствует представлениям о происходящих в Арктике климатических изменениях», — добавил Дмитрий Глуховец.
Дальнейшая работа ученых будет направлена на уточнение границ акваторий, наиболее показательных для анализа межгодовой изменчивости биооптических характеристик.
Telegram 
Дзен 
VK Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
Наблюдения системы TRAPPIST-1 показали, что ближайшие к звезде экзопланеты, по-видимому, представляют собой голые раскаленные скалы без атмосферы. Открытие ставит под сомнение способность миров у красных карликов удерживать воздух, а значит, и их шансы быть обитаемыми.
Небольшую комету заметили в тот момент, когда она замедлилась, а затем снова ускорилась, но уже в противоположном направлении. Ранее ничего подобного ученые не наблюдали. Исследователи надеются, что это открытие поможет больше узнать о внутреннем строении комет, а значит, и о составе ранней Солнечной системы.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно