Dit is waarom de oceaan de afgelopen 20 jaar flink van kleur is veranderd

Klimaatverandering verandert de kleur van de oceanen, waardoor ze na verloop van tijd groener worden, aldus een nieuw onderzoek waarin 20 jaar aan gespecialiseerde satellietwaarnemingen is geanalyseerd.

Deze ontdekking biedt het eerste duidelijke bewijs dat de door de mens veroorzaakte klimaatverandering het kleurenpalet van de zeeën verandert. En wel door het verstoren van kleine zeeorganismen, fytoplankton genaamd. Deze langetermijnveranderingen in kleur kunnen nieuwe informatie bieden over de gezondheid van oceaanecosystemen, wat weer gebruikt kan worden bij het behoud en beheer van de zee in een tijdperk van snelle opwarming van de aarde.  

Antropogene klimaatverandering, die wordt veroorzaakt door het verbruik van fossiele brandstoffen door de mensheid, heeft al op talloze manieren invloed op de oceanen op aarde. De zeespiegel stijgt over de hele wereld, orkanen worden frequenter en heviger, het poolijs verdwijnt in een verbazingwekkend tempo en veel organismen uit de zee zoeken hun toevlucht buiten hun normale geografische bereik. 

Wetenschappers voorspellen al lang dat klimaatverandering ook de kleur van de oceaan zal veranderen door het verstoren van het fytoplankton dat aan het oppervlak leeft en de basis vormt van het mariene voedselweb. Als fotosynthetische organismen bevatten fytoplankton het pigment chlorofyl, dat groen licht reflecteert, waardoor de oceaan over het algemeen groener is op plaatsen waar grote populaties van deze mariene microben voorkomen. 

Satellieten die oceanen observeren kunnen de verschuivingen in chlorofyl in zee zien, maar het is moeilijk om uit deze kleurrijke ruis een duidelijk signaal van antropogene klimaatverandering te halen vanwege de grote variaties in fytoplanktonactiviteit van jaar tot jaar. Eerder onderzoek suggereerde dat er tientallen jaren aan chlorofylwaarnemingen vanuit de ruimte nodig zouden zijn om tekenen van klimaatverandering in de kleur van de oceaan te ontdekken.

Nu heeft een team onder leiding van B.B. Cael, hoofdwetenschapper aan het National Oceanography Centre in Southampton, dit lang gezochte klimaatsignaal veel eerder dan gepland ontdekt door het analyseren van unieke waarnemingen van zogenaamde “remote-sensing reflectance” door NASA's Aqua satelliet, die in 2002 werd gelanceerd. 

Aqua heeft een instrument dat de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) wordt genoemd en dat zeven verschillende kleuren kan meten, in plaats van alleen chlorofylkleuren, waardoor het “verschuivingen in de kleur van de oceaan – en daarmee in ecosystemen aan het oppervlak van de oceaan – die worden veroorzaakt door klimaatverandering” kan detecteren, volgens een onderzoek dat woensdag in het blad Nature is gepubliceerd.  

Na onderzoek over het onderwerp te hebben bekeken, vertelde Cael aan Motherboard dat hij “zich realiseerde dat MODIS-Aqua bijna 20 jaar bestond, wist dat NASA erover dacht om Aqua uit te schakelen en dacht ‘er moet toch meer ‘signaal’ te vinden zijn in het volledige kleurenspectrum dan het ene getal (chlorofyl) dat er vaak uit wordt gehaald.” 

“Er zit minder 'ruis' in de afzonderlijke kleuren dan in dat getal, en we krijgen waarschijnlijk nooit meer een kans op een 20-jarig single-satellite record, dus als we ooit een klimaatveranderingstrend gaan zien in oceaansatellietgegevens, dan zou dat nu moeten zijn – laten we eens kijken!” zei hij in een e-mail.

Daarom onderzochten Cael en zijn collega's de MODIS-Aqua multispectrale waarnemingen van de wereldwijde oceanen van juli 2002 tot juni 2022. De resultaten lieten significante kleurveranderingen zien in 56 procent van de oceaan in die periode, voornamelijk in tropische gebieden binnen 40 graden van de evenaar, die niet verklaard konden worden door natuurlijke jaarlijkse variaties in fytoplanktonproductie. 

Het team concludeerde dat de “resultaten suggereren dat de effecten van klimaatverandering al merkbaar zijn in mariene microbiële ecosystemen aan het oppervlak, maar nog niet zijn gedetecteerd”, aldus het onderzoek. 

“Dit was een zeldzaam voorbeeld – in mijn ervaring tenminste! – van hypotheses dat je iets zou zien en het dan ook daadwerkelijk ziet,” zei Cael. “Waar we trends zien is waar de verandering in kleur van jaar tot jaar laag is. Overal waar dat het geval is, zien we een trend. Dat is wat ik verwachtte en hoopte te zien.”

Met andere woorden, het team heeft een nieuwe polychromatische tracer van door de mens veroorzaakte klimaatverandering in de oceanen blootgelegd die waardevolle inzichten zou kunnen opleveren over de effecten van de opwarming van de aarde op mariene ecosystemen. Maar terwijl de moderne menselijke levensstijl de oceanen duidelijk groener maakt, blijven de exacte mechanismen achter deze verschuiving een mysterie.

Cael en zijn collega's onderzochten bijvoorbeeld of de kleurverschuivingen direct verband hielden met de stijgende oppervlaktetemperaturen en vonden geen verband. De onderzoekers konden de waargenomen trends ook niet eenvoudig verklaren met verschuivingen in lichtpatronen aan het oceaanoppervlak of verschillen in de populaties roofdieren die fytoplankton consumeren. 

Een mogelijke oorzaak van de kleurveranderingen is volgens Cael een door het klimaat veroorzaakte stratificatie of afscheiding van voedingsstoffen in de bovenste laag water van de oceaan, waardoor de voedingsbronnen voor deze kleine levensvormen afgesneden zouden kunnen worden. 

“Meer stratificatie betekent een groter verschil in dichtheid tussen oppervlaktewater (waar het licht is) en diep water (waar de voedingsstoffen zijn), wat betekent dat oppervlaktewater en diep water zich minder mengen, waardoor er minder voedingsstoffen bij het plankton terechtkomen”, legt Cael uit. “Dit zou kunnen leiden tot een verschuiving naar kleiner plankton, dat beter leeft van omstandigheden met weinig voedingsstoffen. Dit zou verband kunnen houden met de kleurveranderingen die we zien, maar het is moeilijk om dat met zekerheid te zeggen.” 

“Verschillend plankton verstrooit en absorbeert licht op een andere manier, waardoor de optische eigenschappen van het water en dus de reflectie (‘oceaankleur’) veranderen,” vervolgt hij. “Dus als de reflectie verandert, betekent dit dat het ecosysteem verandert – ook al is het moeilijk om precies te zeggen hoe met de huidige stand van onze kennis over plankton-ecosystemen. Deze kleurveranderingen kunnen onder andere een verschuiving betekenen naar kleiner of groter plankton, meer of minder roofdieren of prooien, verschillende soorten plankton die een andere invloed hebben op koolstofopslag of visserij.”

Fytoplankton is niet alleen de basisbrandstof voor aquatische voedselwebben over de hele wereld, maar speelt ook een essentiële rol voor al het leven op aarde als wereldwijd koolstofreservoir en producent van zuurstof in de atmosfeer. Aangezien deze kleine wezens zo'n buitenproportioneel effect hebben op de biosfeer, is het monitoren van hun gezondheid en activiteiten van cruciaal belang voor ons om te kunnen anticiperen op een toekomst in een opwarmende wereld. 

Gelukkig is NASA van plan om de Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem (PACE) missie, de eerste wereldwijde hyperspectrale oceaansatelliet, in januari 2024 te lanceren. PACE zal honderden subtiele kleuren op het zeeoppervlak kunnen zien en “heeft de potentie om een revolutie teweeg te brengen in de manier waarop we kunnen interpreteren hoe veranderingen in kleur veranderingen in de toestand van het ecosysteem weerspiegelen”, aldus Cael. 

“De grote vraag is nu hoe we de gegevens die we hebben, of deze nieuwe gegevens van PACE, beter kunnen gebruiken om veranderingen in de kleur van de oceaan te koppelen aan veranderingen in het ecosysteem van de oceaan,” merkte hij op. “De andere grote vraag is om te onderzoeken of we vergelijkbare trends zien in langere records van de kleur van de oceaan die zijn samengevoegd van meerdere satellieten. We hebben de langste gegevens van één satelliet gebruikt die er zijn, omdat er veel wiskundige problemen zijn met het detecteren van trends in gegevens die zijn samengesteld door gegevens van meerdere satellieten samen te voegen.”

“Er zijn goede multisatellietgegevens die trends kunnen bevatten; misschien verandert de hele oceaan wel van kleur,” concludeerde Cael.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Motherboard.

Volg VICE België en VICE Nederland ook op Instagram.