Envisats MERIS fanger opp phytoplankton-oppblomstring

The Emiliania huxleyi coccolithophore
Ett enkelt Ehux phytoplankton med skall
18 november 2002

Fra 800 km ute i rommet er det naturligvis umulig å se ett enkelt mikrometer-phytoplankton og dets beskyttelsesskall. Men når riktig mange av dem er samlet – noen trillioner eller så – kommer de frem på bilder slik som det nedenunder, tatt av MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer)-instrumentet på ESA-satellitten Envisat. Her dreier det seg om en phytoplankton-oppblomstring utenfor kysten av Nova Scotia og Newfoundland i sommer.

Den store, akvamarinfargede flekken synlig på bildet måler 300x200 km. Flekken er tett besatt av de små planteplankton-organismene som utgjør grunnlaget for næringskjeden i havet og spiller en nøkkelrolle i det globale økosystemet.

Phytoplankton-oppblomstringen i Atlanterhavet utenfor Canada 10. august 2002

Oppblomstringen, den plutselige tilsynekomsten av phytoplankton i stort nok antall til å farge havet og bli oppdaget av satellittinstrumenter, kan nå analyseres på global skala. Dette var ikke mulig for bare noen få tiår siden. Og MERIS vil være til ytterligere hjelp for havforskere interessert i phytoplankton-oppblomstring pluss andre marine prosesser.

Phytoplankton-oppblomstringen er ganske vanlig, i hvert fall i tempererte farvann. En nylig studie fra USA´s National Aeronautics and Space Administration og National Oceanic and Atmospheric Administration varsler om en årlig reduksjon i globalt phytoplankton. Riktignok er det snakk om økte nivåer i åpne vann nær ekvator, men en større reduksjon mange steder i nordlige havområder.

Den kanadiske oppblomstringen avbildet her var ikke spesielt stor. Til sammenligning var den mindre enn de regelmessige oppblomstringene syd for Island, der for eksempel den i 1991 målte 1 000x300 km. "Den er betydelig mindre enn én som varte seks måneder eller mer i Beringstredet i det nordlige Stillehav i 1998-99", sier professor Jim Aiken ved Plymouth Marine Laboratory, et britisk senter for undersøkelse av marin biodiversitet og rollen havene spiller i global klimaendring.

Oppblomstring utenfor årstidene

The bloom on 13 August 2002
Oppblomstringen 13. august 2002

Hva som gjorde denne oppblomstringen interessant for forskerne var tidspunktet, sent på sommeren. I tempererte farvann får man som regel phytoplankton-oppblomstring hver vår. Om vinteren vil utilstrekkelig sollys, for meget vind og lave temperaturer holde phytoplankton-mengden på et minimum. Når en ny årstid fører til økt sollys vil imidlertid vannet varmes opp og overflaten bli inndelt i sjikt slik at plantene holdes nær overflaten. Phytoplankton-mengden øker igjen, "akkurat som planter på landjorden gjør om våren", forteller Aiken.

Også såkalte "oppvellinger" kan få phytoplankton-mengden til å nærmest eksplodere plutselig. Ved slike hendelser, som opptrer utenfor vestkysten av Afrika og utenfor kysten av Syd-Amerika nær Peru, blir kaldt vann rikt på næringsstoffer presset opp nedenfra. Resultatet er en eksplosiv vekst i phytoplankton-mengden.

Den kanadiske phytoplankton-oppblomstringen hadde ingen sammenheng med oppvelling, og falt utenfor den normale vår-oppblomstringen. Disse sene sommer-oppblomstringene er et fenomen som marinbiologene ikke forstår helt ut, men noe der satellittbilder vil være et nøkkelverktøy for fremtidig forskning.

The outlines of the Canadian coast - MERIS - 10 August 2002
10. august 2002 - utsnitt av den kanadiske kyst

Basert på optiske trekk i MERIS-bildet var phytoplankton-kolonien utenfor kysten av Canada trolig av arten Emiliana huxley, også kalt Ehux, en av omtrent 5 000 forskjellige. Som fremgår av elektronmikroskop-bildet ligner hver plate av skallet en bils hjulkapsel, og forblir i havet etter at selve organismen er død.

Organismene har en diameter på omkring fem mikrometer, mens skallets tykkelse er omkring én mikrometer. Ti på rad får plass på bredden av et vanlig menneskehår. Men den samlede phytoplankton-biomassen er sannsynligvis større enn massen av annet liv i havet som dyrplankton, fisk, hval osv.

Et viktig mellommåltid

Phytoplankton er første rett i næringskjede-måltidet. Det utgjør grunnleggende føde for større dyrplankton, krill og tilsvarende, som i sin tur er matkilde for flere arter fisk, sjøfugler og annet marint liv.

Selv om disse kjedene er godt kjent, finnes fremdeles ubesvarte spørsmål om rollen phytoplankton og phytoplankton-oppblomstring spiller i produksjonen av den typen sjømat vi gjerne vil ha på våre middagstallerkner.

To forskjellige bilder av den kanadiske phytoplankton-oppblomstringen

De er dessuten, på forskjellige måter, viktige for reguleringen av Jordens klima og andre økosystemer. Store konsentrasjoner av enkelte typer phytoplankton reflekterer sollys tilbake til rommet, andre typer absorberer sollys. Dette påvirker Jordens albedo, forholdet mellom lyset som reflekteres og mengden av lys som faller på Jorden, noe som igjen har innvirkning på varmebalansen. Phytoplankton frigir dessuten svovelholdige stoffer, av hvilke noen havner i atmosfæren, der de bidrar til skydannelse som skjermer Jorden mot innkommende stråling.

Mauritanian Upwelling - MERIS - 22 March 2002
En oppvelling nær Mauritania-kysten 22. mars 2002

Takket være fotosyntetiske klorofyll-pigmenter har disse enkle organismene også en funksjon som tilsvarer landjordens "grønne" planter i fotosynteseprosessen. Phytoplankton kan omdanne uorganiske stoffer som vann, nitrogen og karbon til komplekse organiske materialer. Med evnen til å "fordøye" disse stoffene klarer det faktisk å fjerne like meget karbondioksid fra atmosfæren som sine landbaserte slektninger.

I løpet av de siste århundrer har en utstrakt avskogning, endringer i arealbruk-mønstre og kanskje spesielt bruken av fossile brensler resultert i en betydelig økning av karbondioksid-nivået i atmosfæren. Karbondioksid er én av flere drivhusgasser ansvarlig for å påvirke temperaturen på kloden vår.

West Coast of Africa
Vestkysten av Afrika - MERIS - 22. mars 2002

"Det er antydet av internasjonale komitéer at økningen i atmosfærens karbondioksid-nivå kan være ansvarlig for uønskede klimaendringer som fører til naturkatastrofer, for eksempel oversvømmelser, ørkenspredning og kysterosjon", forteller Aiken. Og han legger til at phytoplankton antas å stå bak omkring 50 prosent av biosfærens fotosyntese, er sterkt involvert i karbonsyklusen og spiller en fundamental rolle i reguleringen av Jordens klima.

MERIS – et fargerikt fokus

Fluorescence of phytoplankton
Phytoplankton-fluorescens

MERIS-instrumentet i Envisat-satellitten ble konstruert med tanke på phytoplankton. Sensorene opererer i 15 bånd i den synlige og nær-infrarøde delen av spekteret med en oppløsning på 300 samt 1 200 m, og viktigste oppgave er å registrere overflatefarger på åpent hav samt i kystområder. Den globale målsettingen er å gi et bidrag til forskningsprosjekter som skal forklare havets og havproduktivitetens rolle i klimasystemet. En sekundær målsetting er å skaffe mer viten om parametre knyttet til skyer, vanndamp og aerosoler, i tillegg til parametre som gjelder landjorden, spesielt vegetasjonsprosesser.

MERIS-instrumentet gir full dekning av jordoverflaten hver tredje dag.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.