Vår egen erfarenhet säger oss att havets färg kan förändras dramatiskt med tid och plats: från blåaktiga gröna till mycket ljusgröna till mörkblåa, gråa och bruna. Det visar sig att förändringar i havets färg är resultatet av en kombination av fysiska och biologiska faktorer.
I den här artikeln förklarar vi i detalj vad havets färg är, vad det beror på och varför vi ser det på ett eller annat sätt.
havets färg
Rent vatten är naturligtvis färglöst. Men trots det, om vi tittar på djup som ljuset inte lätt når framstår det som mörkblått. Det mänskliga ögat innehåller celler som kan detektera elektromagnetisk strålning med våglängder mellan 380 och 700 nanometer. Inom detta intervall motsvarar olika våglängder de olika färgerna vi ser i regnbågen.
Vattenmolekyler absorberar bättre ljus som når längre våglängder, nämligen rött, orange, gult och grönt. Sedan, bara blått återstår och längden är kortare. Eftersom det är mindre sannolikt att blått ljus absorberas, når det djupare djup, vilket gör att vattnet ser blått ut. Det handlar om fysik. Men biologi spelar också roll, eftersom det är de små mikroberna som kallas växtplankton som har störst inverkan på havets färg.
Biologiska processer som påverkar havets färg
Dessa encelliga alger är ofta mindre än en nål och använder gröna pigment att fånga upp solens energi, omvandla vatten och koldioxid till organiska komponenter som utgör deras kroppar. Genom denna fotosyntes är de ansvariga för att producera ungefär hälften av det syre som vi människor förbrukar.
Växtplankton absorberar i huvudsak röd och blå elektromagnetisk strålning i det synliga spektrumet, men reflekterar grönt, vilket förklarar varför vattnet de lever i ser grönt ut. Att bestämma havets färg är inte bara en estetisk övning.
Forskare har övervakat haven med hjälp av satelliter sedan 1978, och även om bilderna har estetiskt värde, tjänar de ett annat syfte: kan användas för att studera föroreningar och växtplankton. Förändringar i mängden av dessa två grundämnen, och hur mycket de ökar eller minskar, kan också ge tecken på global uppvärmning. Ju mer växtplankton det finns på havsytan, desto mer koldioxid fångas upp från atmosfären. Men hur bestämmer forskarna färgen på haven och haven?
Vetenskapliga studier
Den mest använda tekniken innebär användning av satelliter med instrument för att mäta intensiteten av synligt ljus från vatten. Det mesta av solljuset nära havsytan fångas upp av luftburna partiklar. Resten absorberas väl eller dispergeras i vatten. Men cirka 10 procent av ljuset studsar tillbaka in i atmosfären och eventuellt tillbaka till satelliten, som mäter hur mycket av detta ljus det finns i det gröna eller blåa i spektrumet. Datorer använder dessa data för att uppskatta mängden klorofyll i vattnet. Studiet av havets färg gav också viktigare resultat.
Förra året publicerade amerikanska forskare en studie som visar det Klorofyllnivåerna i världshaven förändrades mellan 1998 och 2012. Inga trender sågs i studien, men färgförändringar registrerade av satelliter visade att klorofyllnivåerna sjönk i delar av norra halvklotet och steg i delar av söder.
Detta har fått en del att tro att lågklorofyllområden i havet som kallas "marinöknar" expanderar på grund av stigande havstemperaturer. Men vissa säger att det ännu inte finns tillräckligt med data för att visa hur den globala uppvärmningen påverkar växtplanktonnivåerna i haven, som kan förändras naturligt i cykler på 15 år eller mer.
Vissa studier tyder på att forskare skulle behöva övervaka havets färg i mer än 40 år för att dra slutsatser. Först då kommer vi att kunna avgöra om och i vilken utsträckning havets färg har förändrats. Därför att veta om människor har någon inverkan på nivåerna av befintligt plankton, och därmed på kolets kretslopp.
Vilken färg kommer havet att ha år 2100?
Havets uppvärmning förändrar havscirkulationen och den del av djupt vatten som stiger till ytan. Växtplankton behöver ljus (dess energi) och näringsämnen. De flesta av dessa näringsämnen kommer från djupet. Förändringar orsakade av uppvärmningen har lett till att färre näringsämnen når ytan, så växtplankton kommer sannolikt att minska i många delar av havet.
Havets färg beror på hur solens strålar samverkar med vattnets sammansättning. Dessutom absorberar vattenmolekyler nästan allt solljus utom blått, så det blå reflekteras.
Å andra sidan finns det inte bara vatten i havet utan även växter, mikroorganismer och annat organiskt material. Ett exempel är växtplankton, som innehåller klorofyll, ett grönt, solljusabsorberande pigment som växter behöver för att göra mat. Dessutom är det mesta av ljuset som reflekteras av växtplankton grönt. Det är av denna anledning som många delar av havet har en grön nyans.
Men när haven blir varmare, en del växtplankton kan dö ut, andra kan frodas och ytterligare andra kan migrera till olika regioner. Temperaturen påverkar också tillväxthastigheten för växtplankton. Vissa arter anpassade till varmt vatten är snabbare än andra som är anpassade till kallt vatten. Så i områden med varmare vatten kan det finnas mer näringsämnen, så det kommer att finnas regionala variationer i sammansättningen, antalet och fördelningen av de marina mikrobiella samhällena som färgar vattnet.
Färgerna på modellen använde de för att studera evolution har använts för att förutsäga förändringar i växtplankton, såsom lokala algblomningar eller havsförsurning.
Jag hoppas att du med denna information kan lära dig mer om vad havets färg är och vilka faktorer det beror på.