透过太空镜头，探索受气候影响的地球变化
海湿·编者按
“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，美国航空航天局（NASA）最近发布了一则有关最新卫星PACE将于2月发射的消息，据了解，这颗观测卫星能够更好的帮助我们了解驱动地球变化的原因。小编先将内容编译如下，供感兴趣的读者参阅。
随着气候变化，地球的海洋和大气正在发生变化。随着更多微小生物的兴盛，使一些海水变得更绿。在大气层中，一个大洲产生的沙尘暴会影响另一个大洲的空气质量，而大面积野火产生的烟雾会笼罩整个地区数日。
NASA 最新的地球观测卫星 PACE（浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统）将于2024年2月发射升空，它将帮助我们更好地了解驱动这些变化的复杂系统，以及由气候变暖带来的其他全球变化。
气候变化对海洋的影响是多方面的，从海平面上升到海洋热浪到生物多样性丧失。通过PACE，研究人员将能够以最小的形式研究其对海洋生物的影响。
浮游植物是微小的、类似植物的生物体，漂浮在水面附近，形成水生食物网的中心，为从贝类到有鳍鱼类到鲸鱼等各种动物提供食物。浮游植物有数千种，每种在海洋中都有不同的生态位。
虽然肉眼通常无法看到单个浮游植物，但从太空中却可以看到数万亿个浮游植物群落（称为水华）。浮游植物和陆地植物一样，通过光合作用获取能量，叶绿素分子则是浮游植物呈现绿色的原因。
美国宇航局戈达德海洋生态实验室的海洋学家伊沃娜·塞蒂尼奇表示，浮游植物正在对环境的变化做出反应。海洋温度、营养物质或阳光可用性的差异可能导致物种繁荣或衰落。从太空来看，浮游植物种群的这些变化表现为色调的差异，科学家最近发现海洋正在变得更加绿色。
在2023年发表的一项研究中，研究人员利用 NASA Aqua 卫星上的中分辨率成像光谱仪 (MODIS) 收集了20多年的叶绿素浓度数据，不仅确定了浮游植物大量繁殖的时间和地点，还确定了它们的健康程度和丰富程度 。
（春季和夏季，在挪威和俄罗斯北部的巴伦支海，经常可以看到蓝色和绿色的浮游植物。NASA Aqua 卫星上的中分辨率成像光谱仪 (MODIS) 于 2021 年 7 月 15 日拍摄了这张真彩色图像。图片来源：美国宇航局地球观测站）
PACE的海洋颜色仪器 (OCI) 是一种高光谱传感器，它将让研究人员能够远程区分浮游植物的类型，从而进一步推动海洋科学的进步。（因为从历史上看，物种只能通过直接对水取样来确定。）类似于OCI的设备也可以识别不用群落各自的颜色特征。
浮游植物类型的识别至关重要，因为不同的浮游植物在水生生态系统中发挥着截然不同的作用。它们有发挥益处的地方：例如为食物链提供燃料或从大气中吸收二氧化碳进行光合作用；一些浮游植物种群在死亡并沉入深海时会吸收碳，其他的则在表面附近腐烂时将气体释放回大气中。
但有些，比如有害藻华，会对人类和水生生态系统产生负面影响。有害藻类的存在也可以提供有关水源质量的信息，例如人类活动中是否存在过多的营养物质。通过识别海洋中的这些群落，科学家可以梳理出有关浮游植物如何以及在何处受到气候变化影响的信息，以及这些微小生物体的变化如何影响其他生物和海洋生态系统。
除了作为海草，浮游植物还在大气和海洋之间的复杂关系中也发挥着作用。PACE将作为这这一关系之间的见证者。
PACE 将在太空中每两天观察一次整个地球，追踪海洋中的微生物和大气中称为气溶胶的微观颗粒。这两者如何相互作用将为科学家提供有关气候变化影响的更多见解。
例如，当大气中的气溶胶颗粒沉积到海洋上时，它们可以提供必要的营养物质来使浮游植物进行繁殖。风有时会将野火和沙尘暴的灰烬和灰尘带到海洋上空，当这些颗粒落入水中时，它们可以充当肥料，提供铁等营养物质，使浮游植物种群能够生长。
PACE 的颜色检测仪器不仅能看到浮游植物的变化，该卫星还携带两种称为旋光计的仪器—SPEXone 和 HARP2—利用光的特性（偏振）来观察气溶胶颗粒和云，科学家将能够测量大气中这些微观颗粒的大小、成分和丰度。
PACE 描述大气颗粒特征的新数据将使科学家能够研究气候变化模型中最棘手的组成部分之一：云和气溶胶如何相互作用。
当水凝结在烟雾和灰烬等空气颗粒上时，就会形成云。一个容易发现的例子是船迹，这是因为水蒸气凝结在船只排放的污染物上，形成明亮的低云。
不同类型的气溶胶也会影响云的特征，例如其亮度，这是由云滴大小和数量决定的。这些特征可能会对地球表面造成不同的影响—无论是变暖还是变冷。
例如，在黑暗得多的海洋上空低空盘旋的明亮云或气溶胶颗粒羽流将更多的光反射回太空，从而造成局部冷却效应。其他时候，云和气溶胶都有一种称为覆盖的变暖效应。大气层高处的细羽流吸收地球表面的热量，然后将其辐射回地面。
“从气候角度来看，气溶胶和云之间的关系是我们对气候理解的最大不确定性来源之一，”美国宇航局戈达德 PACE 任务偏振测量负责人柯克·诺贝尔斯皮斯 (Kirk Knobelspiesse) 说。该卫星对气溶胶颗粒的新见解将帮助科学家填补知识空白并加深我们对这种关系的理解。
海洋与湿地
OceanWetlands
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来源 | NASA
编译 | LYJ
审核 | Daisy
排版 | 绿叶
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【本文参考资料】
https://science.nasa.gov/earth/nasas-pace-to-investigate-oceans-atmospheres-in-changing-climate/
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