研究：灾难性澳大利亚火灾助长了远在南太平洋的空前水华现象
根据结合卫星数据和地表测量的新研究，那个烟雾弥漫的夏天还影响到了数千公里外的海洋生态系统。从2019年12月到2020年3月，大火排放的气溶胶的沉积引发了南太平洋和南大洋通常受铁限制的水域中的浮游植物的繁殖。这些水花的表面积加起来超过了澳大利亚的面积。
上图是日本卫星向日葵-8于2020年1月6日获得的图像，其显示了从澳大利亚东南海岸的大火中流走的烟和灰。随着全球气候变暖，这种火灾的频率和强度预计会增加并释放出更多的二氧化碳，进而进一步加剧气候变化。
该研究的论文主要作者、普林斯顿大学的海洋生物地球化学家Weiyi Tang和杜克大学的生物地球化学家Nicolas Cassar指出，了解这种火灾的影响非常重要，不仅对当地的生态系统而且对远方的生态系统也有影响。Cassar说道：“火灾和水花在卫星记录中都是前所未有的，这一事实最初让我们感觉到它们可能有联系。”
为了量化火灾排放的气溶胶，研究小组检查了哥白尼大气监测服务(CAMS)的气溶胶光学深度(AOD)数据，该数据部分基于NASA的Terra和Aqua卫星上的中分辨率成像光谱仪(MODIS)的测量。在可见光谱中，AOD提供了对一列空气中的沙漠灰尘、海盐、硫酸盐、有机物和黑碳数量的测量。为此，研究人员专门研究了黑碳AOD，以此作为野火气溶胶的代表。Tang、Cassar及其同事发现，黑碳排放主要来自澳大利亚南部和东部的野火并在几天内吹到了广阔的南太平洋。
该小组还检查了ESA的海洋色彩气候变化倡议所记录的叶绿素浓度。OCCI合并了来自环境卫星上的中分辨率成像光谱仪(MERIS)、Terra MODIS、可见光红外成像辐射仪套件(VIIRS)和海洋观测宽视场传感器(SeaWiFS)的数据。
上面地图显示了2019年11月至2020年2月的每月气溶胶水平（左）和叶绿素异常（右）情况。研究人员确定了澳大利亚南部和东部的两个地区，那里的叶绿素浓度是正常季节水平的两倍--在22年的卫星记录中从未观察到的数值。这些叶绿素异常发生在黑碳气溶胶的峰值之后的几天到几周内。在这两个地区，黑碳气溶胶值也比正常值高300%，这是17年气溶胶记录中前所未有的水平。
当野火羽流离开澳大利亚大陆时，它们经过了塔斯马尼亚州惠灵顿山顶的一个空气采样站。对在那里收集的气溶胶样本的分析显示，存在铁和一种叫做左旋葡糖的糖分子--这种分子在纤维素燃烧时形成，这直接证明了气溶胶来自野火。在下风处，海洋中的Argo漂浮物也检测到了水华区域的叶绿素水平升高，这证实了卫星叶绿素信号是真实的。
烟雾气溶胶和水花之间的联系也得到了一个模型的证实，该模型计算了离开火场的空气包裹的轨迹。Cassar说道：“气溶胶光学深度和模型化的空气团轨迹证实了藻类水华是在野火的气溶胶的路径上。”
研究小组甚至还考虑了海洋的自然变化--如印度洋偶数、南方环状模式或厄尔尼诺-南方涛动--是否可以解释助长藻类繁殖的营养物质的流入。“没有什么可以解释我们的观察结果。事实证明，跟我们观察到的情况相比，自然变异性相对较小，”Tang说道。
在一篇相关的论文中，另一个研究小组报告称，2019-2020年的火灾排放的二氧化碳是之前估计的两倍多，这个量级超过了澳大利亚每年从火灾和化石燃料中排放的二氧化碳。浮游植物群最初吸收了大量的二氧化碳，但它的最终命运还不清楚。Cassar表示：“对我们来说，最重要的是弄清楚这种水华在多大程度上抵消了与澳大利亚野火有关的碳排放。”
阐明野火、大气中的二氧化碳和海洋生态系统之间的联系可以帮助改善全球碳循环模型。我们专注于澳大利亚的野火，因为它们的规模确实很独特，但我认为也值得关注其他的野火，包括加利福尼亚和世界其他地区的野火。并且如果它是重要的，在全球范围内，那么它需要在地球系统模型中得到更好的体现，”Cassar最后指出。
