Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  

Recommended Posts

Zmiany klimatyczne w znaczący sposób wpłyną na fitoplankton w oceanach, a z najnowszych badań przeprowadzonych na MIT dowiadujemy się, że w nadchodzących dekadach spowoduje to zmianę koloru wód oceanicznych. Zwiększy się nasycenie kolorów w obszarach niebieskich i zielonych. Zmiany będą tak duże, że będzie można obserwować je na zdjęciach satelitarnych, dzięki czemu satelity posłużą jako system wczesnego ostrzegania przed zachodzącymi na dużą skalę zmianami w ekosystemie morskim.

Uczeni poinformowali na łamach Nature Communications, że stworzyli globalny model wzrostu i interakcji różnych gatunków fitoplanktonu spowodowanych zmianami w temperaturze. Specjaliści symulowali też sposób, w jaki fitoplankton pochłania i odbija światło oraz jak w związku z tym zmieni się kolor wód oceanicznych. Przeprowadzona symulacja, która obejmuje okres do końca bieżącego wieku, wykazała, że do roku 2100 ponad 50% powierzchni oceanu będzie miało inny kolor niż obecnie.

Obszary, które są obecnie błękitne, jak np. regiony subtropikalne, staną się jeszcze bardziej błękitne, co oznacza, że będą miały jeszcze mniej fitoplanktonu, a więc i jeszcze mniej życia, niż obecnie. Należy spodziewać się, że obszary zielone, na przykład wody polarne, staną się jeszcze bardziej zielone. Rosnące temperatury spowodują, że będzie tam więcej fitoplanktonu i stanie się on bardziej zróżnicowany.

Na pierwszy rzut oka zmiany nie będą duże. Ocean nadal będzie wyglądał podobnie jak obecnie. Będzie błękitny w obszarach subtropikalnych i zielony w tropikalnych oraz na biegunach. Podstawowy wzorzec zostanie zachowany. Jednak różnice będą na tyle duże, że wpłyną one na cały łańcuch pokarmowy, który jest uzależniony od fitoplanktonu, mówi główna autorka badań Stephanie Dutkiewicz.

Kolor oceanu zależy od tego, w jaki sposób światło słoneczne wchodzi w interakcje z wodą. Molekuły wody absorbują niemal całe światło, z wyjątkiem błękitu, który jest odbijany. Zatem im mniej życia w danym obszarze oceanu, tym bardziej jest on błękitny. Jeśli zaś w wodzie znajdują się organizmy żywe, mogą one absorbować i odbijać fale światła o innych długościach. Na przykład fitoplankton, który zawiera chlorofil, absorbuje głównie światło niebieskie. Tak więc wody oceaniczne bogate w fitoplankton mają kolor zielony, gdyż ten zakres fal jest odbijany.

Od końca lat 90. satelity prowadzą ciągły monitoring koloru wód oceanów. Uzyskane dane służą do oceny rozprzestrzenienia fitoplanktonu. Dutkiewicz zastrzega, że zmiany w rozkładzie fitoplanktonu nie muszą być spowodowane wyłącznie globalnym ociepleniem. Obserwowane są też naturalne zmiany związane z wzorcami pogodowymi. Na przykład podczas zjawisk El Niño i La Niña dochodzi do dużych zmian w fitoplanktonie powodowanych zmianami w ilości składników odżywczych w oceanach. Z powodu tych dużych, naturalnych zmian, które mają miejsce co kilka lat, trudno jest jednoznacznie stwierdzić, patrząc na sam chlorofil, za które zmiany odpowiada globalne ocieplenie, mówi uczona.

Dlatego też uczeni z MIT stworzyli nową technikę, za pomocą której badali nie tylko światło odbite od powierzchni oceanów, ale cały bilans świetlny, sprawdzając, jakie długości fal zostały odbite, a jakie pochłonięte w zależności od rodzaju organizmów żyjących w oceanie. Światło słoneczne dociera do oceanu i jest absorbowane przez wszystko, co jest w wodzie. Różne organizmy w różny sposób je rozpraszają, odbijają i pochłaniają. To bardzo złożony proces, mówi Dutkiewicz. Gdy nowy model porównano z dotychczas zebranymi danymi okazało się, że trafnie potrafi przewidzieć on rozwój sytuacji.

Uczeni przeprowadzili więc symulacje, zakładające, że do roku 2100 średnia globalna temperatura wzrośnie o 3 stopnie Celsjusza. Chlorofil się zmienia. Jednak nie można tego zobaczyć ze względu na jego dużą naturalną zmienność. Jednak widoczny jest znacząca, powiązana z ocieplaniem klimatu, zmiana w niektórych zakresach fal światła. Możemy ją śledzić na danych satelitarnych, dodaje uczona. Do końca XXI wieku na 50% oceanów dojdzie do zauważalnej zmiany koloru. To będzie potencjalnie olbrzymia zmiana. Różne typy fitoplanktonu w różny sposób absorbują światło, a jeśli wskutek zmiany klimatu jeden typ fitoplanktonu zostanie zastąpiony innym, to zmieni się cały łańcuch pokarmowy, dodaje.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zwierzęta mogą wpaść w „ekologiczną pułapkę” modyfikując swoje zachowanie w reakcji na globalne ocieplenie w niewłaściwym kierunku, informują naukowcy z University of Exeter. Dotychczas znaliśmy „hipotezę ratunkową”, mówiącą, że wiele gatunków, szczególnie tych o bardziej elastycznych zachowaniach, może dostosować się do zmian klimatycznych. Ostatnie badania wykazały, że istnieje też pułapka, w którą wpadł stadnik rdzawołbisty.
      Naukowcy zauważyli, że w reakcji na zmiany klimatu gatunek ten zmienił zachowanie tak, że może to zmniejszyć jego zdolności do rozmnażania się. Stało się tak, gdyż ptaki zareagowały na maksymalne temperatury wczesnej wiosny przesuwając swój sezon rozrodczy na wcześniejszy okres. Problem jednak w tym, że średnie temperatury w tym okresie są wciąż niższe niż późniejszą wiosną, a to nie wróży dobrze inkubującym jajkom. Samice, zamiast dłużej siedzieć na jajka, siedzą krócej. To może zwiększać ich szanse na przeżycie, ale wystawia jajka na działanie szkodliwych niskich temperatur.
      Mieliśmy nadzieję, że bardziej elastyczne zwierzęta lepiej będą rodziły sobie ze zmianami klimatu. Okazuje się jednak, że mogą popełniać pomyłki, które pogarszają sytuację gatunku, mówi Alex Cones.
      Wiele zwierząt rozmnaża się wiosną najwcześniej jak to tylko możliwe, a ocieplający się klimat powoduje, że robią to coraz wcześniej, wyjaśnia profesor Andy Russel. Paradoksalnie, nasze badania wykazały, że wcześniejsze rozmnażanie się w reakcji na ocieplenie spowodowało, że jaja i młode stadnika rdzawołbistego są częściej narażone na zimno. Ptaki powinny zareagować dłużej wysiadując jaja, ale tego nie robią. Wysiadywanie jaj jest dla samicy bardziej kosztowne energetycznie w niższych temperaturach, więc samice skupiają się na własnym przetrwaniu i skracają czas wysiadania, dodaje. Opieka rodzicielska jest czymś, co podlega adaptacjom. Jednak w tym przypadku ptaki adaptują się w niekorzystnym kierunku, wpadając w ekologiczną pułapkę.
      Stadnik rdzawołbisty żyje w południowo-wschodniej Australii. Ich jaja, by przetrwać, muszą znajdować się w temperaturze wyższej niż 25 stopni Celsjusza, a optymalna temperatura dla rozwoju zarodka wynosi około 38 stopni Celsjusza.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Kolorami na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym można sterować elektrycznie, bez użycia skomplikowanych filtrów barwnych – przekonują chemicy i fizycy Wojskowej Akademii Technicznej. Badany przez nich efekt elektrooptyczny w przyszłości może znaleźć zastosowania w energooszczędnych telewizorach lub inteligentnych oknach.
      Na szybie inteligentnego okna można wyświetlić lagunę albo zmieniać jej barwę tak, aby nie wpuszczała zbyt wiele ciepła i pozwalała oszczędzić na klimatyzowaniu wnętrz... Takie szyby, a także telewizory o jeszcze lepszych barwach, uzyskiwanych w prostszy technologicznie sposób – to dalekie, ale możliwe zastosowania tzw. cholesteryków z ukośną helisą.
      Efekt sterowania ukośną helisą za pomocą pola elektrycznego bada dr inż. Mateusz Mrukiewicz. Naukowiec przywiózł tę wiedzę z Kent State University w Ohio i – jako jedyny specjalista tej dziedziny badań w Polsce – rozwija ją na Wydziale Nowych Technologii i Chemii WAT.
      Ciekłe kryształy mają różne fazy, czyli zmieniają się w zależności od warunków, na przykład temperatury. W telewizorach LCD została zastosowana tzw. faza nematyczna ciekłych kryształów. W tej fazie cząsteczki łatwo mogą zmieniać swoją orientację po przyłożeniu pola elektrycznego.
      Chiralne fazy ciekłokrystaliczne skręcają światło spolaryzowane. Naukowcy znaleźli jednak sposób uzyskiwania cząsteczek skręconych w prostej fazie nematycznej. Są to chiralne nematyki. Ich zastosowanie w tej właśnie prostej fazie mogłoby bardzo obniżyć koszty urządzeń takich jak wyświetlacze.
      Skręcone (chiralne) ciekłe kryształy odbijają światło. Nazywa się to efektem selektywnego odbicia. Przez wiele lat nie można było jednak sterować kolorami, czyli długością fali odbitego światła za pomocą pola elektrycznego. Efekt był niemożliwy do osiągnięcia bez użycia skomplikowanej technologii.
      Jeszcze dziesięć lat temu materiał odbijał tylko światło o danej długości fali – czyli na przykład tylko światło zielone. I, jeżeli chcieliśmy uzyskać światło czerwone, musieliśmy podgrzać ten materiał albo zmodyfikować go chemicznie. Nie mogliśmy tego zrobić w sposób natychmiastowy. Nie było po prostu takich materiałów, w które pozwalałyby uzyskać w bardzo prosty sposób barwy od ultrafioletu aż do podczerwieni – tłumaczy dr inż. Mrukiewicz.
      Około 2010 r. stworzono nową klasę materiałów ciekłokrystalicznych o kształcie wygiętym, przypominającym banany. W mieszaninach tych molekuł uzyskano strukturę sprężyny, zwanej fachowo ukośną helisą. Wcześniej nie dało się tą sprężyną sterować. Dziś naukowcy potrafią ją naciskać i rozciągać. Zmieniając pole elektryczne przykładane do takiego materiału można sterować kolorem odbitego światła. Efekt sterowania ukośną helisą w nowych materiałach odkryto dopiero w 2015 roku w amerykańskim ośrodku, gdzie pracował dr Mrukiewicz.
      Obecnie, w materiałach wytwarzanych w WAT badacze sterują odbiciem światła za pomocą pola elektrycznego, można powiedzieć – za pomocą baterii. Uzyskują w ten sposób bardzo szeroki zakres – od promieniowania UV do podczerwieni. Nowe materiały muszą jak najszybciej „przełączać się” na różne barwy. Naukowcy chcą, żeby efekt był jak najszybszy – po to, żeby można go było zastosować. Na razie ten czas jest zbyt długi i silnie zależy od temperatury – potrzebna jest bardzo wysoka. Pokonanie tej bariery znacznie skróci czas reakcji takiego ośrodka.
      Dr Mrukiewicz zmniejszył temperaturę przejścia fazowego w ciekłym krysztale i tak dobrał skład mieszaniny, żeby można było ten efekt uzyskać w temperaturze pokojowej. Naukowiec prowadzi również badania dotyczące sterowania kolorem za pomocą światła UV oraz ustala, jaki wpływ na odbity kolor ma kierunek wiązki padającego światła.
      Grupa chemiczna tworzy materiały, mieszając różnego rodzaju molekuły prętopodobne i zgięte. Grupa fizyków bada przejścia fazowe i właściwości elektrooptyczne nowych materiałów za pomocą mikroskopu polaryzacyjnego oraz spektrofotometrów.
      To dopiero początkowy etap badań podstawowych. W dalszej przyszłości w nowej generacji telewizorach LCD kolor mogłyby wytwarzać piksele sterowane elektrycznie, bez obecnie stosowanych skomplikowanych filtrów barwnych. Nowe wyświetlacze ciekłokrystaliczne zużyłyby mniej energii, wyświetlając pełną gamę barw.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zmiany klimaty spowodowały, że cyklony tropikalne docierające na ląd wolniej słabną, przez co dalej docierają i powodują większe zniszczenia, czytamy na łamach najnowszego wydania Nature. Naukowcy z The Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University dowiedli, że cyklony, które tworzą się nad gorącymi wodami oceanicznymi, niosą obecnie więcej wilgoci, przez co po dotarciu na ląd dłużej się utrzymują. To sugeruje, że w przyszłości mogą utrzymywać się jeszcze dłużej i obszarom, do których wcześniej nie docierały.
      To bardzo ważne spostrzeżenie, które powinno być brane pod uwagę przy podejmowaniu decyzji dotyczących radzenia sobie ze skutkami globalnego ocieplenia, mówi jeden z autorów badań, profesor Pinaki Chakraborty, dyrektor Jednostki Mechaniki Płynów na OIST. Wiemy, że miejscowości przybrzeżne muszą przygotować się na bardziej intensywne huragany. Okazuje się, że na ich nadejście muszą być też gotowe miejscowości położone w głębi lądu, które mogą nie mieć odpowiedniej infrastruktury, by sobie z tym radzić, a ich mieszkańcy mogą nie mieć doświadczenia z takimi zjawiskami, dodaje uczony.
      Naukowcom z Okinawy udało się wykazać bezpośredni związek pomiędzy ocieplającym się klimatem, a tymi cyklonami, które docierają na ląd. Na potrzeby swoich badań naukowcy przeanalizowali huragany, które w ostatnim półwieczu uformowały się nad północnym Atlantykiem i dotarły na ląd. Okazało się, że obecnie w ciągu pierwszej doby po uderzeniu w ląd cyklony słabną dwukrotnie wolniej niż przed 50 laty. Gdy przyjrzeliśmy się danym jasno było widać, że w kolejnych latach cyklony słabną coraz wolniej. Nie był to jednak proces ciągły. Zmiany w poszczególnych latach odpowiadały zmianom temperatury powierzchni wód oceanicznych, mówi doktorant Lin Li, główy autor badań.
      Naukowcy przetestowali swoje spostrzeżenia za pomocą symulacji komputerowych czterech różnych cyklonów, które przeprowadzono z różnymi danymi dotyczącymi temperatury powierzchni oceanu. Gdy w symulacji huragan osiągnął kategorię 4, naukowcy symulowali jego nadejście nad ląd, odcinając go od źródła wilgoci od spodu.
      Cyklony tropikalne to silniki cieplne, jak np. silnik w samochodzie. W silniku samochodowym spalane jest paliwo i uzyskana energia cieplna zamieniana jest w pracę mechaniczną. W cyklonach wilgoć z powierzchni oceanu jest paliwem, które intensyfikuje i podtrzymuje siłę huraganu, a energia cieplna z wody jest zamieniana w potężne wiatry. W momencie, gdy huragan dotrze na ląd, dostawy paliwa zostają przerwane. Bez paliwa samochód zaczyna zwalniać, a huragan, bez źródła wilgoci, traci na sile, wyjaśnia Li.
      Naukowcy zauważyli, że nawet gdy nad ląd docierają cyklony o tej samej sile, to ten, który uformował się nad cieplejszymi wodami, wolniej słabnie. Symulacje te udowodniły, że wyciągnęliśmy prawidłowe wnioski z naszych analiz. A wnioski te mówią, że cieplejsze oceany wpływają na tempo słabnięcia huraganu, nawet po odcięciu połączenia z wodami oceanicznymi. Pytanie brzmi, dlaczego tak się dzieje, mówi Chakraborty.
      Przeprowadzili więc dodatkowe symulacje i wykazali, że odpowiedzią na to pytanie jest wilgotność. Nawet gdy cyklon dociera na ląd, zamienia się w huragan i nie ma łączności z oceanem, powietrze wciąż zawiera sporo wilgoci. Z czasem wilgoć tę traci i wiatry słabną. Huragany, które powstają nad cieplejszymi wodami oceanicznymi, mogą zawierać więcej wilgoci, która podtrzymuje je przez dłuższy czas i nie pozwala im szybko osłabnąć, dodają uczeni.
      Naukowcy zauważają, że konieczna jest zmiana obecnych – zbyt prostych – modeli badania huraganów. Obecne modele nie biorą pod uwagę wilgotności. Rozważają one huragany jako suchy wir powietrza, który jest osłabiany przez tarcie o ląd. Nasza praca pokazuje, że ten model jest niekompletny. Dlatego też modele te nie wykazywał dotychczas oczywistego wpływu ocieplania się klimatu na huragany, mówi Li.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze ziemskiej w tym roku osiągnęło rekordowy poziom, a spowolnienie gospodarcze z powodu pandemii COVID-19 jedynie na chwilę zatrzymało negatywne skutki zmian klimatu, które czekają nas w przyszłości. Takie wnioski wypływają z najnowszego raportu przygotowanego przez Światową Organizację Meteorologiczną (WMO). Polska, reprezentowana przez IMGW-PIB jest jej aktywnym członkiem.
      „United in Science 2020” został opracowany przez Światową Organizację Meteorologiczną (WMO) pod kierownictwem Sekretarza Generalnego ONZ. Wynika z niego, że ostre, ale krótkotrwałe załamanie emisji gazów cieplarnianych na początku tego roku – wywołane pandemią – było tylko krótkim przerywnikiem w procesie nagromadzania się dwutlenku węgla, powodującego zmiany klimatyczne na naszej planecie. Stężenia gazów cieplarnianych, które są na najwyższym poziomie od trzech milionów lat, nadal rosną, powiedział Petteri Taalas, Sekretarz Generalny WMO.
      Potwierdzony w raporcie WMO fakt okresowego obniżenia emisji gazów cieplarnianych do atmosfery związany z powszechnym „zamknięciem” największych gospodarek świata pokazuje wyraźnie jaka jest skala antropogenicznego oddziaływania na skład atmosfery ziemskiej. Fakt, że efekt wzrostu koncentracji został okresowo wstrzymany nie oznacza, że oddaliliśmy się od zagrożenia, które jest przez wielu określane jako „klimatyczna katastrofa”. Spowodowało to bowiem jedynie tyle, że nasza tegoroczna emisja gazów cieplarnianych nie będzie rekordowo wysoka a porównywalna z tą sprzed dekady, kiedy uważano ją także za zbyt wysoką i prowadzącą do katastrofy. Problem nie tylko jest w tym, że niemalże corocznie emitujemy więcej gazów cieplarnianych niż w roku poprzednim, ale i w tym, że ilość tych związków w atmosferze wzrasta i środowisko naturalne nie jest w stanie „zagospodarować” antropogenicznego węgla w cyklach naturalnych. Nie można nie zgodzić się ze stwierdzeniem, że „dochodzimy do krawędzi”. Być może tegoroczne spowolnienie spowoduje, że w tym szaleńczym biegu nie osiągniemy linii katastrofy w rekordowym czasie a tylko o ułamek sekundy później, skomentował raport WMO prof. dr hab. Mirosław Miętus z IMGW-PIB.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chińskie sukcesy w walce z zanieczyszczeniem powietrza mogą mieć negatywny wpływ na ocieplenie się klimatu, zauważają autorzy najnowszych badań. Naukowcy z Carnegie Institution of Science i University of California Irvine oraz Chińskiej Akademii Planowania Środowiskowego i Uniwersytetu Tsinghua, wykorzystali modele komputerowe do zbadania wpływu redukcji zanieczyszczeń siarką, sadzą i węglem na zmiany klimatu.
      W ostatnich dekadach chiński wzrost gospodarczy i uprzemysłowienie były napędzane przez coraz większą konsumpcją węgla. Chiny stały się największym emitentem zanieczyszczeń, takich jak dwutlenek siarki i sadza. Zanieczyszczenia te miały olbrzymi wpływ na jakość powietrza i zdrowie ludzi, więc wprowadzono bardziej surowe normy, by sobie z tym poradzić. Działania te przyniosły spodziewany efekt i po roku 2013 zanieczyszczenie aerozolami w Chinach znacząco się zmniejszyło, co miało widoczny wpływ na zdrowie populacji, mówi główny autor badań, doktor Yixuan Zheng z Chińskiej Akademii Planowania Środowiskowego.
      Jednak zmniejszenie ilości zanieczyszczeń, takich jak dwutlenek siarki i sadza, ma też wpływ na wymuszenie radiacyjne, czyli zmianę bilansu promieniowania. A to z kolei jeden z głównych elementów zmian klimatycznych.
      Szacuje się, że emitowane przez ludzi tlenki siarki ochładzały w 2010 roku powierzchnię planety średnio o 0,5 stopnia Celsjusza. Odpowiadały one za 76% efektu chłodzącego wywoływanego aerozolami emitowanymi przez człowieka. Z drugiej strony sadza absorbuje energię cieplną i ogrzewa Ziemię. Zrozumienie całościowego efektu zmniejszenia emisji do atmosfery tych zanieczyszczeń jest niezwykle ważne dla prac nad strategią walki z globalnym ociepleniem, dodaje Zheng.
      Naukowcy przeprowadzili więc symulacje komputerowe, by zbadać, jak wpływ na globalne ocieplenie miało zredukowanie przez Chiny emisji zanieczyszczeń powietrza. Z obliczeń wynika, że chińska polityka poprawy jakości powietrza, wprowadzana w latach 2006–2017 spowodowała, że półkula północna ogrzeje się o dodatkowe 0,1 stopnia Celsjusza. Przed takim zresztą zjawiskiem amerykańscy naukowcy ostrzegali już przed ośmioma laty.
      Współautor badań, profesor Steven J. Davis z University of California, wyjaśnia: Pomiędzy rokiem 2006 a 2017 chińska emisja dwutlenku węgla zwiększyła się o około 54%. Jednocześnie emisja dwutlenku siarki spadła o około 70%, sadzy o około 30%, a organicznych związków węgla o 40%. Rozdzielenie się emisji dwutlenku węgla od emisji aerozoli to wynik zastosowania urządzeń do kontroli emisji, które redukują ilość emitowanych aerozoli, ale nie ilość dwutlenku węgla. Takie rozdzielnie spowodowało wzmocnienie efektu cieplarnianego spowodowanego emisją dwutlenku węgla.
      Naukowcy przypominają, że zmniejszenie emisji aerozoli do atmosfery ma olbrzymie znaczenie dla jej oczyszczenia i poprawy zdrowa ludzi, jednocześnie jednak obecność aerozoli częściowo maskuje globalne ocieplenie.
      O podobnym zjawisku informowaliśmy przed 8 laty. Wtedy to naukowcy z Uniwersytetu Harvarda dowiedli, że zanieczyszczenia emitowane przez przemysł częściowo chroniły wschodnią część USA przed ociepleniem. Gdy zaś zaczęto redukować zanieczyszczenia, ocieplenie przyspieszyło.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...