Климатологи изучили обширный архив спутниковых изображений озер и водохранилищ, охватывающий период с 1984 по 2021 год. Анализ цвета поверхности водоемов показал, что у большинства из них произошли изменения, в основном смещение в область коротковолнового излучения. Это свидетельствует о нестабильности экологического состояния десятков тысяч озер.
Для оценки изменений климата экологи анализируют различные показатели, в том числе, используя данные, полученные из космоса. Например, спутниковые данные, помогли подсчитать, насколько озеленилась Антарктида за последние 30 лет — площадь мхов на Антарктическом полуострове увеличилась в 10 раз. Также ранее Naked Science рассказывал, как, опираясь на актуальные данные Google Earth, климатологи спрогнозировали, по прогнозам, к концу столетия Кипр может столкнуться с потерей своих пляжей.
Группа исследователей из Нанкинского университета (Китай) и Лундского университета (Швеция) сосредоточила свое внимание на экологическом состоянии озер. Оценивая «здоровье» водоемов по таким параметрам, как цветение цианобактерий, накопление углерода и общее качество воды, специалисты объединили эти факторы в единый показатель — цвет. Анализ спутниковых снимков озер по всему миру, сделанных в период с 1984 по 2021 год, позволил ученым отследить изменения в оттенках поверхности водоемов — подробности изложены в статье для журнала Water Resources Research.
При выборе водоемов для исследования ученые ориентировались на их площадь, рассматривая только озера и водохранилища, занимающие более одного квадратного километра. Для обеспечения достоверности расчетов принимались в расчет водоемы, по которым велись непрерывные наблюдения не менее 20 лет. В анализ было включено 67 579 водных объектов, что составляет 39% от общей площади озер мира.
Для обработки данных авторы исследования также привлекли искусственный интеллект. Он позволил сопоставить изменения в оттенках цвета с информацией о температуре воздуха, количестве осадков, годовом объеме воды в водоеме, численности населения в водосборной территории и другими параметрами. Благодаря этому эксперты смогли оценить воздействие климатических факторов и деятельности человека на цвет водной поверхности.
Голубые озера, отличающиеся длиной волны менее 495 нанометров, типичны для районов высоких широт и высокогорий. Зеленый оттенок (длина волны 495-560 нанометров) чаще всего наблюдается в густонаселенных районах умеренных широт, в то время как редкие красные и желтые цвета (с длиной волны от 560 нанометров и более) преобладали в основном в Южном полушарии, в Африке, Австралии и Южной Америке.
За последние почти 38 лет более 60% исследованных водоемов (40 799 штук) претерпели значительные изменения в цвете, причем у 58% спектр сместился в сторону более коротких волн. В период с 1984 по 2021 год наблюдалось изменение в среднем -0,39 нанометра в год.
При анализе частных тенденций исследователи отмечают, что небольшие и мелководные озера наиболее подвержены изменению цвета под воздействием коротковолнового излучения. Подобные изменения наблюдались и на поверхности озер Северной Америки и Европы. В свою очередь, водоемы Южной Америки и Океании демонстрировали противоположную тенденцию, характеризующуюся повышением средней температуры оттенка».
По мнению экспертов, ключевым фактором отмеченных изменений стал рост растительной биомассы, который определялся по индексу NDVI). В областях с более обильной растительностью цвет озер имел тенденцию к длинноволновому спектру, при этом их объем уменьшался. Наиболее заметные изменения в окраске наблюдались в районах с высокой плотностью населения — исследователи связывают это с непосредственным воздействием человека на состояние водных экосистем. По мнению ученых, цвет крупных озер был более стабильным, однако количество таких водоемов не превысило 10 тысяч (14% от общего числа, включенного в исследование).
Несмотря на это, важно отметить, что при проведении исследований химический анализ воды не использовался, а механизмы изменения цвета определялись косвенно. Вероятнее всего, нестабильность многих озер и водохранилищ свидетельствует о происходящих активных изменениях в экосистемах, таких как уменьшение численности планктона или цветных органических веществ. При дальнейшем усилении антропогенного воздействия скорость изменения цвета водоемов может увеличиться.