一顆地球衛星可以看到光合作用的浮游生物。 另一顆衛星測量水面高度。 這些數據共同揭示了海洋生物和海洋是如何交織在一起的。 NASA 的SWOT 和PACE 任務為了解海洋作為氣候引擎和生命維持系統的角色提供了前所未有的見解。 透過將SWOT 的物理測量與PACE 的生物觀測相結合，科學家可以更好地了解海洋動力學如何影響海洋生態系統、漁業和碳循環。

地表水和海洋地形衛星（SWOT）旨在對地球表面水域進行首次全球調查，收集地球上水體隨時間變化的詳細測量數據。 圖片來源：NASA/JPL-Caltech

海洋是一個強大的引擎，它不僅影響地球的天氣和氣候，也支持著地球上的許多生命。 美國國家航空暨太空總署（NASA）的浮游生物、氣溶膠、雲層、海洋生態系統（PACE）任務和國際地表水與海洋地形學（SWOT）衛星提供的數據製作了一個新的動畫，讓我們一窺這台引擎是如何運作的。

海洋是驅動地球天氣模式和氣候的引擎，並維繫著地球上的大部分生命。 美國國家航空暨太空總署（NASA）的浮游生物、氣溶膠、雲層、海洋生態系統（PACE）衛星和國際地表水與海洋地形（SWOT）衛星最近發射了兩項任務。

物理過程，包括被稱為漩渦的局部漩渦水團和水的垂直運動，可以推動海洋中營養物質的供應。 反過來，這些營養物質決定了被稱為浮游植物的微小漂浮生物的位置和濃度，浮游植物可以進行光合作用，將陽光轉化為食物。 自從地球形成以來，這些生物不僅提供了地球上大約一半的氧氣，還支持著具有重要經濟意義的漁業，並幫助將碳從大氣中吸走，鎖在深海中。

美國國家航空暨太空總署的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。 圖片來源：NASA GSFC

任職於華盛頓的NASA總部地球科學部主任卡倫-聖傑曼（Karen St. Germain）說：”我們看到了巨大的機遇，可以大大加快我們對海洋及其在地球系統中發揮的重要作用的科學理解。的生物學數據–結合在一起，我們就能更了解海洋正在發生什麼、如何變化以及為什麼變化。

由美國國家航空暨太空總署（NASA）和法國國家太空研究中心（CNES）合作研發的”SWOT”衛星於2022 年12 月發射升空，用於測量地球表面幾乎所有水域的高度。 它提供了迄今為止最詳細、最全面的行星海洋及其淡水湖、水庫和河流的視野。

NASA 的PACE 衛星於2024 年2 月發射，用於探測和測量海洋中浮游植物群落的分佈。 它還提供有關地球大氣中被稱為氣溶膠的微小顆粒的大小、數量和類型，以及雲的高度、厚度和不透明度的數據。

NASA總部SWOT和綜合地球系統觀測站計畫科學家Nadya Vinogradova Shiffer表示：”整合NASA地球系統觀測站及其探路者任務SWOT和PACE的資訊是地球科學領域一個令人興奮的新領域。”

該動畫展示了美國國家航空暨太空總署（NASA）的PACE 衛星和國際SWOT 衛星在北大西洋某區域上空拍攝的資料。 PACE 拍攝了2024 年8 月8 日的浮游植物資料；上面分層顯示的是2024 年8 月7 日和8 日拍攝的SWOT 海平面資料。 資料來源：美國國家航空暨太空總署科學視覺化工作室物理學與生物學的結合

上面的動畫首先描述了SWOT（橙色）和PACE（淺藍色）的軌道，然後放大到北大西洋。 第一個出現的資料是PACE 於8 月8 日取得的。 它顯示了葉綠素-a的濃度，葉綠素-a是植物和浮游植物光合作用的重要色素。 淺綠色和黃色表示葉綠素-a 的濃度較高，藍色表示濃度較低。

接下來是來自SWOT 的海面高度數據，這些數據是在8 月7 日和8 日期間多次飛越同一區域時拍攝的。 深藍色代表海面高度低於平均值，深橙色和紅色代表海面高度高於平均值。 SWOT 資料顏色褪去後留下的等高線表示具有相同高度的海洋區域，就像地形圖上的線條表示具有相同海拔高度的區域一樣。

底層的PACE 數據會循環顯示幾組浮游植物，首先是微小核藻。 綠色越淺，表示該類浮游植物的濃度越高。 最後兩類是藍綠藻–海洋中體積最小、數量最多的浮游植物，分別稱為原綠球藻（Prochlorococcus）和中綠球藻（Synechococcus）。 對於Prochlorococcus 而言，較淺的覆盆子色代表較高的濃度。 對Synechococcus 而言，淺茶色表示藍藻數量較多。

動畫顯示，8 月8 日浮游植物濃度較高的區域往往與水位較低的區域重疊。 北半球逆時針旋轉的渦流往往會將海水從其中心吸走。 這導致中心海面高度相對較低，從而從深海吸入溫度較低、營養豐富的海水。 這些營養物質就像肥料一樣，可以促進表層陽光照射水域中浮游植物的生長。

由於浮游植物是海洋中大多數食物鏈的基礎，SWOT 和PACE 數據的重疊有助於更好地了解海洋動力學和水生生態系統之間的聯繫，有助於改善漁業等資源管理。 整合這類資料集也有助於改進大氣與海洋之間碳交換量的計算。 反過來，這也能說明海洋中吸收過量大氣碳的區域是否正在改變。

編譯自/ scitechdaily