دریا
همانطور که میدانید در حال تغییر رنگ است و ما در این مطلب میخواهیم با
دلایل این تغییر رنگ آب دریا و با رنگ اقیانوس ها و دریاها آشنا شویم.
جیمز جویس از آن به عنوان چلم سبز یاد کرده است، لرد بایرون به سوی آبی تیره قدیمی ساده رفت و هومر آن را غالبا "تیره شراب" می دید. این نوابغ ادبی رنگ دریا را به توصیف کشیده اند و تنوع در نثر آن ها تنها یک سبک شاعرانه نبوده است! تجربیات نشان می دهد که رنگ دریا می تواند براساس زمان و مکان تغییر کند. از آبی فیروزه ای درخشان و سبز مایل به سفید به سوی لاجوردی، سرمه ای تا آبی به رنگ تیره ظرف های شسته شده و قهوه ای کثیف.
رنگ های رنگین کمان:
آب خالص طبیعتا روشن و شفاف است ولی اگر عمق دریا زیاد باشد، نور نمی تواند در کف دریا منعکس شود و به رنگ آبی تیره نشان داده می شود و علت این اتفاق قوانین فیزیک پایه است. چشم انسان دارای سلول هایی است که قادر به تشخیص تابش الکترومغناطیسی با طول موج حدود 380 تا 700 نانومتر هستند. در این گروه، طول موج های مختلف مربوط به رنگ های مختلف است که ما در رنگین کمان می بینیم. مولکول های آب در جذب نور بهتر هستند و در این کار به طول موج های بالاتر نیز می رسند، یعنی به رنگ های قرمز، نارنجی، زرد و سبز. این مولکول ها رنگ آبی را هنگامی که نور طول موجی کوتاه تر دارد، ترک می کنند. رنگ آبی احتمال کم تری برای جذب شدن دارد و می تواند به عمق های بیشتر نفوذ پیدا کند و آب عمیق را آبی تر نشان دهد.
عوامل مختلف در آب سواحل تاسمانی باعث تغییر رنگ آن می شود
نور با طول موج های کوتا ه هم به احتمال زیاد پراکنده شده یا در جهات مختلف منعکس می شود از جمله انعکاس آب در چشمان ما که باعث می شود دریا آبی تر به نظر برسد. با این حال، خلوص آب دریا متفاوت است. ذرات معلق در آن می توانند پراکندگی نور را افزایش دهند. شن و ماسه و گل و لای که از رودخانه ها به دریا می ریزد یا در هم زدن کف دریا توسط امواج و طوفان می تواند بر رنگ دریای ساحلی تاثیر گذار باشد و ریزه های آلی مانند باقی مانده از گیاهان فاسد شده که در میان دانشمندان به رنگ مواد آلی حل شده شناخته شده است، می تواند تصویر دریا را با اضافه کردن رنگ سبز، زرد و قهوه ای پیچیده تر کند.
تاکنون دلایل فیزیکی را بازگو کردیم اما از آن مهم تر، دلایل زیست شناسی است چرا که مهم ترین نقش را در تغییر رنگ دریا، موجودات کوچکی به نام فیتوپلانکتون ایفا می کنند. این موجودات معمولا کوچک تر ازسر سوزن هستند، این جلبک تک سلولی از رنگ دانه های کلروفیل سبز برای گرفتن انرژی خورشید جهت تبدیل آب و کربن دی اکسید به ترکیبات آلی ای که بدن آن ها تشکیل شده است، استفاده می کند. پیش بینی می شود که این موجودات مسئول تولید در حدود نیمی از اکسیژنی که ما تنفس می کنیم، هستند. به طور قطع، فیتوپلانکتون تابش الکترومغناطیسی در قسمت قرمز و آبی طیف نور مرئی را جذب می کند ولی رنگ سبز را منعکس می کند، این موضوع توضیح می دهد که چرا دریا هایی که در حال رشد هستند، سبز تر به نظر می رسند.
شکوفه های جلبک:
تعیین رنگ اقیانوس بیش از یک تمرین زیبایی شناسی است. دانشمندان از سال 1978 و از طریق ماهواره ها به مشاهده ی رنگ اقیانوس ها پرداخته اند. این مطالعات تصاویر هیجان انگیزی را به همراه داشت که شامل شاخه های بزرگی از رنگ های سبز و آبی در حال رقص و گردش به دور یکدیگر بود.
فیتوپلانکتون ها رنگ آب دریا را تغییر می دهند
این تصاویر بسیار زیبا هدف بزرگتری از زیبایی شناسی را دنبال می کردند. از این تصاویر می توان برای نظارت بر فیتوپلانکتون و آلودگی ها استفاده کرد. فیتوپلانکتون ها می توانند در پاسخ به تغییرات محیطی از قبیل تغییرات دمایی و تغییرات ناگهانی در میزان مواد مغذی، به سرعت تکثیر شوند. دانشمندان نشان داده اند که جمعیت آن ها می تواند در یک روز دو برابر شود.
چون مکان این موجودات در مرکز بافت غذایی دریا است، می توانند تاثیر بزرگی روی اکوسیستم کلی داشته باشند. آن ها منابع غذایی اولیه زئوپلانکتون ها، موجودات ریزی ماند پاروپا، کریل و ستاره دریایی هستند. پس از آن زئوپلانکتون ها توسط ماهی ها خورده می شوند و ماهی ها هم غذای موجودات دیگری چون حلزون اسکالوپ، شقایق دریایی، کوسه و نهنگ می شوند. تغییرات در جمعیت و توزیع فیتوپلانکتون ها و و سرعت رشد یا کاهش آن ها، می تواند به عنوان هشدارهای زودهنگام از تغییرات زیست محیطی، برای دانشمندان عمل کند. هرچه فیتوپلانکتون بیشتری در آب اقیانوس های جهان شناور باشد، دی اکسید کربن بیشتری از جو زمین مکیده می شود.
خلیج مین از دید ماهواره
دی
اکسید کربن یک گاز گلخانه ای کلیدی است، هنگامی که یک فیتوپلانکتون می
میرد مواد آلی در کف دریا ته نشین می شوند و هرچه دی اکسید کربن بیشتری به
مواد آلی تبدیل شود، دمای آینده به طور متوسط کم تر خواهد شد. ونتیا
استوارت، دانشمند و عضو گروه بین المللی هماهنگ کننده رنگ اقیانوس بیان می
کند که فیتوپلانکتون ها با جذب دی اکسید کربن و رهاسازی اکسیژن، نقش مهمی
در چرخه کربن جهانی بازی می کنند. چرخه کربن می تواند غلظت گاز دی اکسید
کربن را در آینده مشخص کند و این اطلاعات در کمک به تغییرات مدل آب و هوایی
استفاده شود. تغییرات در رنگ آب اقیانوس می تواند نشانه شروع یک پدیده مرگ
بار معروف به جذر و مد قرمز و شکوفه های جلبک مضر باشد.
شکوفه فیتوپلانکتون در دریای بالتیک
برخی از گونه های فیتوپلانکتون مواد سمی ای که می تواند ماهی، پرندگان و پستانداران را بکشد و باعث بیماری انسان شود را تولید می کنند. در غلظت های بالاتر آن ها می توانند جذر و مد قرمز ایجاد کنند که همیشه هم قرمز رنگ نیست.
سنجش دریا:
پس دانشمندان چگونه به بررسی تغییر رنگ دریاها و اقیانوس ها می پردازند؟ تکنیک اصلی استفاده از ماهواره ای شامل ابزار اندازه گیری شدت نور مرئی ای که از آب منعکس می شود، است.
آب روشن کارائیب فیتوپلانکتون کمتری دارد
بخش عمده ای از نور خورشید در مسیر خورشید تا سطح دریا توسط ذرات معلق درهوا پراکنده می شوند. چیزی که باقی می ماند یا جذب شده یا درون آب پخش می شود اما حدود 10 درصد آن در سطح آب برگشته و به اتمسفر و احتمالا در جهت ماهواره ای که اندازه می گیرد که چه مقدار طیف سبز یا آبی موجود است، بازمی گردند. الگوریتم های کامپیوتری از این اطلاعات استفاده می کنند و با کمک آن تخمین می زنند که چه مقدار کلروفیل در زیر آب وجود دارد.
این بررسی ها در سال 1978 با ماموریت پوینده ی رنگ ناحیه ی ساحلی آزمایشی ناسا آغاز شد. در سال 1997 ناسا دستگاهی که حسگر آن بر روی یک ماهواره دیگر سوار شده بود و نظارت بر رنگ اقیانوس را بهبود می بخشید، را به فضا پرتاب کرد. پس از آن آژانس فضایی اروپا (ESA)، هند و کره جنوبی نیز حسگرهای خود را راه اندازی و به فضا فرستاده اند. دیوید آنتوان، رئیس سنجش از راه دور و پژوهش های ماهواره ای در دانشگاه کرتین در پرث استرالیا می گوید که نسل جدیدی از حسگرها از جمله ماهواره Sentinel-3 که امسال در آژانس فضایی اروپا راه اندازی می شود، به محققان اجازه نظارت با جزئیات بیشتر بر نوری که از آب سطح دریا برمی گردد و حتی موقعیت گونه های مختلف پلانکتون ها را خواهد داد.
این دریا مطمئنا به رنگ آبی است
برای مثال، دانشمندان تلاش کرده اند تا دریابند که چگونه می توان مکان گروه های فیتوپلانکتون به نام کوکولیتوفور و دیاتوم ها را پیدا کرد. استوارت بیان می کند بدیهی است که امکان تشخیص بین گرو های مختلف فیتوپلانکتون ها بسیار مفید خواهد بود زیرا هر کدام از آنها کاربردی متفاوت در اکوسیستم را دارند.
بیابان های اقیانوسی:
بررسی رنگ دریا ها و اقیانوس ها نتایج قابل توجهی را به همراه داشت. سال گذشته محققان امریکایی نتایج نحقیق را منتشر کردند که نشان می داد چگونه سطح کلروفیل در اقیانوس در سراسر جهان بین سال های 1998 و 2012 تغییر کرده است. هیچ روند کلی ای وجود ندارد اما تغییر رنگی که توسط ماهواره ها به ثبت رسیده است نشان می دهد که سطح کلروفیل ها در اقیانوس های نیمکره شمالی کاهش ودر بعضی از اقیانوس های نیمکره جنوبی افزایش یافته است.
این موضوع باعث شده است که این محدوده های دریایی با سطح کلروفیل پایین به طور خاص که با نام بیابان های اقیانوسی معروف هستند را نتیجه افزایش دمای دریا در نظر بگیرند. او می گوید که مناطق بیابانی اقیانوس در نیمکره شمالی در حال بزرگ تر شدن هستند که یک مسئله نگران کننده است. این اطلاعات توسط حسگر های دیگر هم به اثبات رسیده است. پس حالا مطمئن هستیم که اتفاقی در حال وقوع است.
تغییراتی که توسط ماهواره ها در دریای عرب به ثبت رسیده است
دیگران معتقدند که هنوز اطلاعات کافی که ثابت کند گرم شدن جهانی برسطح فیتوپلانکتون در دریا ها تاثیر گذاشته، جمع آوری نشده است. موردی که ممکن است در چرخه های 15 ساله یا بیشتر تغییر کند. بعضی از مطالعات پیشنهاد می دهند که دانشمندان نیاز به بررسی رنگ دریا ها و اقیانوس ها دربیشتر از 40 سال را دارند که بتوانند تعیین کنند، تغییرات آب و هوایی بر فیتوپلانکتون ها تاثیر می گذارد یا خیر و این می تواند به این معنی باشد که ما باید تا سال 2038 صبر کنیم تا نتایجی دقیق براساس مطالعات با کیفیت داشته باشیم. تنها در آن زمان ما می توانیم بفهمیم که رنگ اقیانوس ها تغییر کرده است یا نه و اگر جواب مثبت است این تغییر تا چه میزان بوده است. و سپس می توانیم نتیجه بگیریم که آیا انسان در حال تاثیر بر تعداد فیتوپلانکتون ها و چرخه کربن است یا خیر.
چرا رنگ دریا تغییر میکند؟
آبها بی رنگ هستند د ولی آب دریاها رنگی بوده و در حال تغییر می باشد. رنگ آبی دریاها و اقیانوسها ، انعکاس نور است .
رنگی که همیشه از آب دریا و اقیانوس در ذهن ما وجود دارد، آبی است. تحقیقات نشان می دهد که رنگ دریا می تواند براساس زمان و مکان تغییر کند. از آبی فیروزه ای درخشان و سبز مایل به سفید به سوی لاجوردی، سرمه ای تا آبی به رنگ تیره ظرف های شسته شده و قهوه ای کثیف. با ما همراه باشید تا به بررسی علل مختلف این تفاوت رنگ بپردازیم.
رنگ آب دریا
آیا این رنگی است که شما از دریا تصور می کنید؟
جیمز جویس از آن به عنوان چلم سبز یاد کرده است، لرد بایرون به سوی آبی تیره قدیمی ساده رفت و هومر آن را غالبا "تیره شراب" می دید. این نوابغ ادبی رنگ دریا را به توصیف کشیده اند و تنوع در نثر آن ها تنها یک سبک شاعرانه نبوده است! تجربیات نشان می دهد که رنگ دریا می تواند براساس زمان و مکان تغییر کند. از آبی فیروزه ای درخشان و سبز مایل به سفید به سوی لاجوردی، سرمه ای تا آبی به رنگ تیره ظرف های شسته شده و قهوه ای کثیف.
تغییر در رنگ دریا
آیا رنگ دریا بیشتر شبیه به این نیست؟
پس چرا همه ما با این تصور که رنگ دریا آبی است بزرگ شده ایم؟ تنوع در رنگ آب دریا به علت دلایل فیزیکی و زیست شناسی است.رنگ های رنگین کمان:
آب خالص طبیعتا روشن و شفاف است ولی اگر عمق دریا زیاد باشد، نور نمی تواند در کف دریا منعکس شود و به رنگ آبی تیره نشان داده می شود و علت این اتفاق قوانین فیزیک پایه است. چشم انسان دارای سلول هایی است که قادر به تشخیص تابش الکترومغناطیسی با طول موج حدود 380 تا 700 نانومتر هستند. در این گروه، طول موج های مختلف مربوط به رنگ های مختلف است که ما در رنگین کمان می بینیم. مولکول های آب در جذب نور بهتر هستند و در این کار به طول موج های بالاتر نیز می رسند، یعنی به رنگ های قرمز، نارنجی، زرد و سبز. این مولکول ها رنگ آبی را هنگامی که نور طول موجی کوتاه تر دارد، ترک می کنند. رنگ آبی احتمال کم تری برای جذب شدن دارد و می تواند به عمق های بیشتر نفوذ پیدا کند و آب عمیق را آبی تر نشان دهد.
رنگ های مختلف آب دریا
عوامل مختلف در آب سواحل تاسمانی باعث تغییر رنگ آن می شود
نور با طول موج های کوتا ه هم به احتمال زیاد پراکنده شده یا در جهات مختلف منعکس می شود از جمله انعکاس آب در چشمان ما که باعث می شود دریا آبی تر به نظر برسد. با این حال، خلوص آب دریا متفاوت است. ذرات معلق در آن می توانند پراکندگی نور را افزایش دهند. شن و ماسه و گل و لای که از رودخانه ها به دریا می ریزد یا در هم زدن کف دریا توسط امواج و طوفان می تواند بر رنگ دریای ساحلی تاثیر گذار باشد و ریزه های آلی مانند باقی مانده از گیاهان فاسد شده که در میان دانشمندان به رنگ مواد آلی حل شده شناخته شده است، می تواند تصویر دریا را با اضافه کردن رنگ سبز، زرد و قهوه ای پیچیده تر کند.
تاکنون دلایل فیزیکی را بازگو کردیم اما از آن مهم تر، دلایل زیست شناسی است چرا که مهم ترین نقش را در تغییر رنگ دریا، موجودات کوچکی به نام فیتوپلانکتون ایفا می کنند. این موجودات معمولا کوچک تر ازسر سوزن هستند، این جلبک تک سلولی از رنگ دانه های کلروفیل سبز برای گرفتن انرژی خورشید جهت تبدیل آب و کربن دی اکسید به ترکیبات آلی ای که بدن آن ها تشکیل شده است، استفاده می کند. پیش بینی می شود که این موجودات مسئول تولید در حدود نیمی از اکسیژنی که ما تنفس می کنیم، هستند. به طور قطع، فیتوپلانکتون تابش الکترومغناطیسی در قسمت قرمز و آبی طیف نور مرئی را جذب می کند ولی رنگ سبز را منعکس می کند، این موضوع توضیح می دهد که چرا دریا هایی که در حال رشد هستند، سبز تر به نظر می رسند.
شکوفه های جلبک:
تعیین رنگ اقیانوس بیش از یک تمرین زیبایی شناسی است. دانشمندان از سال 1978 و از طریق ماهواره ها به مشاهده ی رنگ اقیانوس ها پرداخته اند. این مطالعات تصاویر هیجان انگیزی را به همراه داشت که شامل شاخه های بزرگی از رنگ های سبز و آبی در حال رقص و گردش به دور یکدیگر بود.
رنگ آب دریا چه رنگی است
فیتوپلانکتون ها رنگ آب دریا را تغییر می دهند
این تصاویر بسیار زیبا هدف بزرگتری از زیبایی شناسی را دنبال می کردند. از این تصاویر می توان برای نظارت بر فیتوپلانکتون و آلودگی ها استفاده کرد. فیتوپلانکتون ها می توانند در پاسخ به تغییرات محیطی از قبیل تغییرات دمایی و تغییرات ناگهانی در میزان مواد مغذی، به سرعت تکثیر شوند. دانشمندان نشان داده اند که جمعیت آن ها می تواند در یک روز دو برابر شود.
چون مکان این موجودات در مرکز بافت غذایی دریا است، می توانند تاثیر بزرگی روی اکوسیستم کلی داشته باشند. آن ها منابع غذایی اولیه زئوپلانکتون ها، موجودات ریزی ماند پاروپا، کریل و ستاره دریایی هستند. پس از آن زئوپلانکتون ها توسط ماهی ها خورده می شوند و ماهی ها هم غذای موجودات دیگری چون حلزون اسکالوپ، شقایق دریایی، کوسه و نهنگ می شوند. تغییرات در جمعیت و توزیع فیتوپلانکتون ها و و سرعت رشد یا کاهش آن ها، می تواند به عنوان هشدارهای زودهنگام از تغییرات زیست محیطی، برای دانشمندان عمل کند. هرچه فیتوپلانکتون بیشتری در آب اقیانوس های جهان شناور باشد، دی اکسید کربن بیشتری از جو زمین مکیده می شود.
رنگ دریا ها و اقیانوس ها
خلیج مین از دید ماهواره
تغییر رنگ دریا ها و اقیانوس ها
شکوفه فیتوپلانکتون در دریای بالتیک
برخی از گونه های فیتوپلانکتون مواد سمی ای که می تواند ماهی، پرندگان و پستانداران را بکشد و باعث بیماری انسان شود را تولید می کنند. در غلظت های بالاتر آن ها می توانند جذر و مد قرمز ایجاد کنند که همیشه هم قرمز رنگ نیست.
سنجش دریا:
پس دانشمندان چگونه به بررسی تغییر رنگ دریاها و اقیانوس ها می پردازند؟ تکنیک اصلی استفاده از ماهواره ای شامل ابزار اندازه گیری شدت نور مرئی ای که از آب منعکس می شود، است.
رنگ ابی روشن دریا
آب روشن کارائیب فیتوپلانکتون کمتری دارد
بخش عمده ای از نور خورشید در مسیر خورشید تا سطح دریا توسط ذرات معلق درهوا پراکنده می شوند. چیزی که باقی می ماند یا جذب شده یا درون آب پخش می شود اما حدود 10 درصد آن در سطح آب برگشته و به اتمسفر و احتمالا در جهت ماهواره ای که اندازه می گیرد که چه مقدار طیف سبز یا آبی موجود است، بازمی گردند. الگوریتم های کامپیوتری از این اطلاعات استفاده می کنند و با کمک آن تخمین می زنند که چه مقدار کلروفیل در زیر آب وجود دارد.
این بررسی ها در سال 1978 با ماموریت پوینده ی رنگ ناحیه ی ساحلی آزمایشی ناسا آغاز شد. در سال 1997 ناسا دستگاهی که حسگر آن بر روی یک ماهواره دیگر سوار شده بود و نظارت بر رنگ اقیانوس را بهبود می بخشید، را به فضا پرتاب کرد. پس از آن آژانس فضایی اروپا (ESA)، هند و کره جنوبی نیز حسگرهای خود را راه اندازی و به فضا فرستاده اند. دیوید آنتوان، رئیس سنجش از راه دور و پژوهش های ماهواره ای در دانشگاه کرتین در پرث استرالیا می گوید که نسل جدیدی از حسگرها از جمله ماهواره Sentinel-3 که امسال در آژانس فضایی اروپا راه اندازی می شود، به محققان اجازه نظارت با جزئیات بیشتر بر نوری که از آب سطح دریا برمی گردد و حتی موقعیت گونه های مختلف پلانکتون ها را خواهد داد.
رنگ مختلف آب دریا
این دریا مطمئنا به رنگ آبی است
برای مثال، دانشمندان تلاش کرده اند تا دریابند که چگونه می توان مکان گروه های فیتوپلانکتون به نام کوکولیتوفور و دیاتوم ها را پیدا کرد. استوارت بیان می کند بدیهی است که امکان تشخیص بین گرو های مختلف فیتوپلانکتون ها بسیار مفید خواهد بود زیرا هر کدام از آنها کاربردی متفاوت در اکوسیستم را دارند.
بیابان های اقیانوسی:
بررسی رنگ دریا ها و اقیانوس ها نتایج قابل توجهی را به همراه داشت. سال گذشته محققان امریکایی نتایج نحقیق را منتشر کردند که نشان می داد چگونه سطح کلروفیل در اقیانوس در سراسر جهان بین سال های 1998 و 2012 تغییر کرده است. هیچ روند کلی ای وجود ندارد اما تغییر رنگی که توسط ماهواره ها به ثبت رسیده است نشان می دهد که سطح کلروفیل ها در اقیانوس های نیمکره شمالی کاهش ودر بعضی از اقیانوس های نیمکره جنوبی افزایش یافته است.
این موضوع باعث شده است که این محدوده های دریایی با سطح کلروفیل پایین به طور خاص که با نام بیابان های اقیانوسی معروف هستند را نتیجه افزایش دمای دریا در نظر بگیرند. او می گوید که مناطق بیابانی اقیانوس در نیمکره شمالی در حال بزرگ تر شدن هستند که یک مسئله نگران کننده است. این اطلاعات توسط حسگر های دیگر هم به اثبات رسیده است. پس حالا مطمئن هستیم که اتفاقی در حال وقوع است.
علل تغییر رنگ دریا
تغییراتی که توسط ماهواره ها در دریای عرب به ثبت رسیده است
دیگران معتقدند که هنوز اطلاعات کافی که ثابت کند گرم شدن جهانی برسطح فیتوپلانکتون در دریا ها تاثیر گذاشته، جمع آوری نشده است. موردی که ممکن است در چرخه های 15 ساله یا بیشتر تغییر کند. بعضی از مطالعات پیشنهاد می دهند که دانشمندان نیاز به بررسی رنگ دریا ها و اقیانوس ها دربیشتر از 40 سال را دارند که بتوانند تعیین کنند، تغییرات آب و هوایی بر فیتوپلانکتون ها تاثیر می گذارد یا خیر و این می تواند به این معنی باشد که ما باید تا سال 2038 صبر کنیم تا نتایجی دقیق براساس مطالعات با کیفیت داشته باشیم. تنها در آن زمان ما می توانیم بفهمیم که رنگ اقیانوس ها تغییر کرده است یا نه و اگر جواب مثبت است این تغییر تا چه میزان بوده است. و سپس می توانیم نتیجه بگیریم که آیا انسان در حال تاثیر بر تعداد فیتوپلانکتون ها و چرخه کربن است یا خیر.