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呼吸的地球:NASA動畫揭示20年來地球的改變(組圖)

       據國外媒體報導,美國航空航天局(NASA)公佈了一組“呼吸的地球”可視化圖像,展現了20年來地球的變化情況。

  利用衛星對地球表面的觀測結果,科學家發現了一些可能對全球不同棲息地和生態系統有重大影響的長期變化。這些地圖還顯示了陸地和海洋在不同季節的明顯差別。每一年,無論在陸地還是海洋,植物都會經歷規律性的繁盛和衰亡。

  “這些可視化圖像展現了我們所生活的星球,具有不可思議的感染力,”NASA戈達德太空飛行中心的海洋學家吉恩・卡爾・費爾德曼(Gene Carl Feldman)說,“這就是地球,每一天都在呼吸的地球,它會隨著季節而變化,對太陽、風力、海流和溫度等做出回應。”

  NASA已經利用衛星對陸地和海洋的植物生命進行了20年的持續觀測。1997年,NASA發射了寬視場海洋觀測傳感器(Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor,SeaWiFS),到今年秋季剛好是20週年。在這20年中,衛星觀測見證了北極隨著溫度升高變得越來越綠,併發現了其他令人擔憂的現象,比如“生物荒漠”的擴張。“生物荒漠”是指海洋中一些營養鹽極度缺乏,生產力極低的區域。

  從1997年開始,SeaWiFS就對全球海洋水色進行不間斷的觀測和繪圖。葉綠素的綠色可以作為測量植物丰度的指標。科學家發現,綠色最淺的區域中心多位於太平洋、大西洋和南印度洋的副熱帶環流區。所有這些 “生物荒漠”的總面積約占地球表面的40%。近十年來的觀測發現,全球海洋生物荒漠的面積正在不斷擴大,並且遠遠超過全球變暖模型預測的結果。

  雖然科學家早在1997年之前就利用衛星觀測地球,但SeaWiFS的投入使用觸發了第一場持續性的全球行動。當SeaWiFS的數據首次公佈時,許多人都持懷疑態度。NASA稱,當時人們並不確定能否從太空清晰地觀察地球表面。

  “見到第一批圖片的時候我們都驚呆了,”NASA戈達德太空飛行中心科學家康普頓・塔克(Compton Tucker)在談到1985年一項對塞內加爾草原綠化和退化的研究時說道。

  研究人員開發了一種方法,從兩個波長對衛星數據進行比較。他們採用歸一化植被指數(Normalized Difference Vegetation Index)評估地球表面綠色植被的生長狀況。“這些圖像很不可思議,因為它們顯示了植被每一年的變化,年複一年,”塔克說,“在我們寫作這篇論文時,人們苛責我們是‘用數字繪畫’,或者在捏造數據。但是,這是第一次基於植物的光合能力,從太空中研究植被。”

  1978年,一台名為“海岸帶水色掃瞄儀”(Coastal Zone Color Scanner,CZCS)的儀器使科學家首次能對水色進行觀測。該儀器揭示了許多值得關注的變化,比如1998年從厄爾尼諾現象到拉尼娜現象的轉變。

  “整個東太平洋,從南美洲海岸一直到日期變更線,原本相當於生物荒漠的區域轉變成繁盛的‘熱帶雨林’,”費爾德曼說,“而且我們是實時看著這一切發生。對我來說,那是這類觀測第一次展現威力,使我們看到海洋如何在短短幾週內對最嚴重的一種環境擾動做出反應。此外,這也顯示了海洋及生活其中的所有生命都具有不可思議的恢復能力――如果獲得機會的話。”

  衛星數據也顯示了海洋浮遊植物在多年時間里的變化。在 “生物學沙漠”區域,海流的流速較低,生物的生長極為緩慢。 衛星數據還能揭示氣候變化對全球農作物的影響。NASA希望更進一步,在太空中研究光合作用,瞭解植物在什麼地方、什麼時候開始將光能轉化為糖類。

  舉例來說,玉米帶(Corn Belt)是位於美國中西部的一個地區,由於大量種植糧食作物,在衛星圖像上十分顯眼。“這有點讓人意想不到,是的,你可以測量它,”NASA戈達德太空飛行中心的喬安娜・喬伊納(Joanna Joiner)說,“在最高峰時,這些植物具有地球上最高的螢光率。一個還未解決的重要問題是,這些植物能吸收多少碳,為什麼吸收量每年都不同,以及是那些區域造成了這種變化。”

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