Incorporarea materiei organice colorate dizolvatoare responsabile de schimbarea culorii îmbunătățește precizia modelelor climatice.
Marea Caraibelor, care se învecinează cu plaja Seven Mile Grand Cayman, are o culoare turcoaz, uimitoare. La peste 1,500 de mile distanță, Oceanul Atlantic în zona Insulei Coney are o culoare verde-albăstrui închis. Albastrul Bondi, culoarea computerului original iMac, a fost astfel numit după nuanța turcoaz a Mării Tasman.
Poluarea nu este de vină pentru aceste diferențe puternice. Pe măsură ce lumina trece prin apă, culoarea albastră se reflectă în ochii noștri. Algele microscopice și sedimentele minuscule, cunoscute sub denumirea de materie organică dizolvată colorată. Ele ajută la descompunerea celulară, acest lucru făcând oceanul să pară verde, roșu sau brun.
Acum, oamenii de știință încearcă să folosească aceste sedimente microscopice pentru a-i ajuta să prezică mai exact care ar fi schimbările climatice.
În ultimii ani, culoarea oceanului a devenit un parametru esențial în știința climei, deoarece este dificil, dacă nu chiar imposibil, să se măsoare temperatura suprafeței oceanelor vaste ale lumii. În schimb, ecuațiile raportează culoarea la temperatură, transformând imaginile din satelit în hărți de căldură.
Fără să ne dăm seama, întâlnim tot timpul materii organice dizolvate colorate. Ele sunt un indicator al surpării solului, aproape de țărmuri și produsul creaturilor vii în apele neînghețate.
Gândește-te la ce se întâmplă când bei ceai sau lași un trandafir într-o vază prea mult timp. Apa începe să devină maronie-materiile organice dizolvatate colorate, care provoacă această schimbare de culoare.
În prezent, două noi studii au arătat rolul important pe care îl poate juca această materie organică în modelarea temperaturii oceanului, ca răspuns la încălzirea climatică.
Un model care a încorporat fitoplanctonul și această materie organică, a restabilit într-un mod mai rapid, încălzirea oceanului cauzată de schimbările climatice. Când materia organică a fost inclusă într-un model de temperatură a suprafeței mării, a crescut amplitudinea temperaturilor extreme, ceea ce înseamnă că cele mai calde luni devin și mai calde, iar cele mai reci luni chiar mai reci.
Aceste schimbări au fost observate în verile și iernile recente, însă nu există nicio dovadă concretă a faptului că această materie organică este cea care provoacă aceste schimbări. Cele două studii, publicate în jurnalele „Nature Communications” și „Geophysical Research Letters”, demonstrează necesitatea unei supravegheri sporite a culorii oceanului, precum și a modelelor climatice care reprezintă mai bine procesele biologice.
„Aceste studii arată că oamenii de știință nu vor primi prognoze sau rezultate satisfăcătoare dacă nu îmbină materia organică dizolvată colorată și clorofila”, spune Heidi Dierssen, profesor de științe marine și geografie la Universitatea din Connecticut, care nu s-a implicat cu niciun studiu.
„Este o muncă nouă și incredibilă, care va schimba într-adevăr unele modurile în care am realizat modelarea climei în trecut”, adaugă ea.
Modelarea oceanelor este standardizată prin proiectul Coupled Model Intercomparison, o colaborare internațională între Consiliul Științei Internaționale, Organizația Meteorologică Mondială și Comisia Oceanografică Interguvernamentală a UNESCO. Modelele proiectului, actualizate la câțiva ani, sunt utilizate în rapoartele Grupului Interguvernamental privind Schimbările Climatice. Dar de ani buni, aceste modele nu au avut în vedere și materia organică dizolvată colorată sau clorofilă, pigmentul verde care permite fitoplanctonului să conducă la procesul de fotosinteza.
În mod clar, schimbările climatice afectează fitoplanctonul-studiile arată că fitoplanctonul piere pe măsură ce oceanele se încălzesc. Având în vedere acest lucru, Stephanie Dutkiewicz, oceanograf la Institutul de Tehnologie din Massachusetts și principalul autor al lucrării științifice intitulată „Nature Communications”, și-a propus să îmbunătățească metoda acceptată de măsurare a micilor furnizori. Cu puțin timp înainte, standardul făcea referire la estimarea fitoplanctonului, folosind culoarea oceanică. Astfel că, în prezent, cercetătorii au modelat un scenariu, în care temperatura suprafeței mării va crește cu 3 grade în secolul al XXI-lea. Spectrul albastru-verde al apei a reacționat mai rapid la schimbările climatice, producându-se în mai multe regiuni ale oceanului decât se estima în metoda standard a fitoplanctonului.
„Relativ puține studii au fost făcute pentru a analiza ce impact au acești modelatori climatici”, spune Anand Gnanadesikan, oceanograf la Universitatea Johns Hopkins și autor principal al studiului „ Geophysical Research Letters study”.
Gnanadesikan urmărea să cuantifice cel mai mare impact pe care materiile organice îl pot avea asupra temperaturii suprafeței mării, o măsură esențială a schimbărilor climatice. Pentru a face acest lucru, el și colegii au modelat extremele la fiecare capăt al spectrului – lunile cele mai calde și cele mai reci – cu și fără materiale organice colorate. Diferența dintre cele două modele este impresionantă: cel cu materii organice a mărit amplitudinea ciclului sezonier în unele regiuni cu peste 2 grade Celsius – o cantitate „enormă”, a spus Dierssen.
*(Un model climatic este o reprezentare a proceselor fizice, chimice și biologice care afectează sistemul climatic. Modelele pot fi utilizate pentru a prezice o serie de variabile, cum ar fi mișcarea locală a aerului, temperatura, nori și alte proprietăți atmosferice; temperatura oceanelor, conținutul de sare și circulația; acoperirea gheții pe uscat și pe mare; transferul de căldură și umiditate din sol și vegetație în atmosferă; și procesele chimice și biologice, printre altele.)*
Unul dintre motivele pentru care majoritatea modelelor climatice nu au avut încă în vedere și materia organică dizolvată este puterea de procesare.
Cu cât un model înglobează mai multe variabile, cu atât rulează mai lent și cu atât mai mult este nevoie de un computer mai puternic. Dar, pe măsură ce puterea de procesare continuă să crească, modelele sunt capabile să devină din ce în ce mai complexe.
„Dacă particip la o conferință privind culoarea oceanului, s-ar putea ca acolo să existe doi sau trei speakericare să vorbească despre climat, unul dintre ei fiind Stephanie Dutkiewicz”, spune Gnanadesikan. Lucrarea lor, adaugă el, se află la interfața acestor două comunități oarecum separate.
Cu toate acestea, ambii autori spun că speră ca modelele lor vor fi utilizate și perfecționate de modelatorii climatici. Echipele de oameni de știință din spatele celor două noi studii recunosc că modelele lor lasă totuși de dorit.
Dutkiewicz spune că modelul lucrării sale include materia organică dizolvată colorată dizolvatoare, însă Gnanadesikan atenționează asupra încrederii în orice astfel de model, deoarece variabilele și ipotezele diferite duc la concluzii diferite. Cu toate acestea, ambii autori afirmă că speră ca modelele lor să fie utilizate și perfecționate de modelatorii climatici.
„Există o declarație care spune că toate modelele sunt greșite, dar unele sunt utile … și cred că este ceva despre care trebuie să se țină cont”, spune Dutkiewicz. „Nu vor fi corecte, adică nu vor prezenta acuratețe, dar le putem folosi ca un instrument pentru a încerca să înțelegem lucruri pe care, de fapt, nu le putem măsura sau monitoriza.”