二十年的衛星測量結果表明，深藍色的海洋正在變綠。雖然這似乎不如創紀錄的海面溫度升高那麼重要，但海洋表面的顏色卻顯示了海洋下方的生態系統。浮游植物群落是一種能進行光合作用的微小生物，在近表層海水中大量存在，是水生食物網和碳循環的基礎。海水色調的變化證實了氣候變遷的預期趨勢，並預示著佔地球表面70% 的全球海洋生態系統將會發生變化。

由英國國家海洋學中心首席科學家BB Cael 領導的研究人員發現，在過去20 年中，全球56% 的海面顏色發生了顯著變化。在分析了美國太空總署Aqua 衛星上的MODIS（中解析度成像分光儀）儀器提供的海洋色彩資料後，他們發現，大部分變化都源自於海洋變綠了。

上圖突顯了2002年至2022年期間海洋表面顏色變化的區域，深綠色代表更顯著的差異（信噪比更高）。Cael說：”推而廣之，這些地方我們可以檢測到過去20年中海洋生態系統的變化。這項研究的重點是熱帶和亞熱帶地區，但不包括高緯度地區和沿海水域，因為高緯度地區一年中的部分時間是黑暗的，而沿海水域的數據自然非常嘈雜。”

葉綠素變化的意義

地圖上的黑點表示在研究期間葉綠素水平也發生變化的區域，佔海洋表面的12%。葉綠素一直是遙感科學家測量浮游植物豐度和生產力的常用指標。不過，這些估計值只使用了可見光光譜中的幾種顏色。綠色顯示的數值是基於整個色域，因此能捕捉到更多關於整個生態系統的資訊。

在遙感領域，來自單一感測器的長時間序列比較罕見。Aqua 衛星將於2022 年迎來其在軌道運行的第20 個年頭，遠遠超過了其6 年的設計壽命。特別是，他很好奇衛星收集到的所有海洋顏色資訊中有哪些可能被遺漏了。Cael說：”數據中的編碼比我們實際利用的要多得多。”

透過對數據的深入研究，研究小組發現了氣候建模所預測的海洋顏色趨勢[3]，但使用基於衛星的葉綠素估算，預計需要30-40年的數據才能發現這一趨勢。這是因為與氣候變遷趨勢相比，葉綠素的自然變異性很高。新方法結合了所有可見光，足以在20 年內確認這一趨勢。

NASA 的PACE（浮游生物、氣溶膠、雲層、海洋生態系統）太空船在地球上空運作。來源：NASA GSFC

可能的解釋和未來預測

在現階段，很難說新色調究竟是生態變化造成的。不過，作者認為，它們可能是浮游生物的不同組合、更多的碎屑顆粒或其他生物如浮游動物所造成的。凱爾說，顏色變化不太可能來自塑膠或其他污染物等物質，因為它們並不普遍，不足以在大尺度上記錄下來。

“我們所知道的是，在過去20 年裡，海洋變得更加分層。表層海水[4] 吸收了氣候變暖所產生的過多熱量，因此不易與營養更豐富的深層海水混合。這種情況將有利於適應貧營養環境的浮游生物。」凱爾說，海洋顏色變化的區域與海洋變得更加分層的區域非常吻合，但與海面溫度變化沒有重疊。

對地球水生生態系統的更多了解可能很快就會到來。NASA的PACE（浮游生物、氣溶膠、雲層、海洋生態系統）衛星將於2024年發射，屆時將傳回色彩解析度更高的觀測資料。新數據將使研究人員能夠推斷出更多有關海洋生態的信息，如浮游植物物種的多樣性和浮游植物的生長速度。