Kan bioluminescerande 'mjölkiga hav' förutsägas?

BURLINGTON, Vt. — För första gången har en forskare hittat ett "mjölkigt hav" utan att förlita sig på tillfälligheter.

I århundraden har sjömän varit förvånade och mystifierade av ett sällsynt fenomen: vattnet runt deras skepp glöder så långt ögat når. Forskare har kämpat för att studera sådana mjölkiga hav eftersom de inte hade något sätt att veta när och var ett sådant skulle inträffa.

Men nu, med hjälp av väder- och havstemperaturdata, har atmosfärsforskaren Justin Hudson från Colorado State University i Fort Collins framgångsrikt förutspått – eller snarare efterspått – en förekomst av fenomenet.

Med hjälp av historiska rapporter om mjölkiga hav tillsammans med information om lokala förhållanden vid den tiden, utvecklade Hudson en algoritm som indikerar när och var havsförhållandena är mogna för mjölkiga hav. Den algoritmen ledde honom till satellitbilder tagna 2017 av Indiska oceanen söder om ön Java, Indonesien.

Ett mjölkaktigt hav - man aldrig märkt förut - dök upp precis där hans algoritm sa att det skulle göra det, rapporterade Hudson den 24 juni vid ett möte med American Meteorological Society.

När den här metoden utvecklas ytterligare kan den göra det möjligt att förutse ett mjölkaktigt hav, säger Hudson, så att ett forskningsfartyg skulle ha en bättre chans att besöka ett. Närbildsstudie av mjölkiga hav - som tros orsakas av blomning av alger och ljusavgivande bakterier - kan hjälpa till att förklara exakt hur de bildas och kvarstår, säger han.

Mjölkiga hav har rapporterats från mestadels tropiska vatten över hela världen. Baserat på sjömansrapporter från de senaste två århundradena och satellitbilder gjorda sedan 2012, uppskattar Hudson att de bara förekommer två till tre gånger om året, oftast i Arabiska havet och söder om Java. Men det här är bara en grov uppskattning, säger han. Fartyg är inte alltid i närheten, och vädersatelliter kan bara se mjölkiga hav under månlösa nätter.

Hittills har ett mjölkhav undersökts av forskare bara en gång. 1985 lyckades ett forskningsfartyg från den amerikanska marinen hamna i ett i Arabiska havet. Vattenprover som tagits från det havet innehöll höga koncentrationer av en alg som heter Phaeocystis och en bakterie som heter Vibrio harveyi. När de odlas i en kolv i ett laboratorium, kommer dessa bakterier att avge ljus när deras koncentration går upp.

Mjölkiga hav, säger Hudson, antas orsakas när havsförhållanden skapar en "naturlig kolv", en vattenkropp där temperaturen och tillgången på näringsämnen tillåter en explosiv ökning av alger och av bakterierna som använder algerna som substrat för att växa på. Det kan resultera i tätheter på mer än 100 miljoner mikrober per milliliter över en yta som ibland överstiger 100 000 kvadratkilometer. Normalt innehåller havsvatten cirka 10 av dessa bakterier per milliliter.

"Det finns fortfarande så många saker vi inte vet om [ett mjölkhav] utöver att det måste vara orsakat av bakterier", säger Steven Haddock, marinbiolog vid Monterey Bay Aquarium Research Institute i Moss Landing, Kalifornien, som samarbetar med Hudson om forskning om mjölkiga hav. "Vilka är substraten som driver tillväxten av dessa enorma mängder bakterier, och vilka är miljöfaktorerna som hindrar dem från att spädas ut i vattenpelaren?"

För att ta reda på när ett mjölkaktigt hav skulle vara mest troligt samlade Hudson rapporter om mjölkiga hav från 1960 till 2023 söder om Java. Han skaffade också samtidiga miljödata som statusen för El Niño Southern Oscillation, som orsakar uppvärmning av vattnet i Stilla havet men också ökar lufttrycket över Indonesien, och den australiska monsunen, som varje sydsommar ger regn till regionen. Efter att ha gjort kopplingen mellan dessa två uppsättningar av data, kan hans algoritm peka honom till andra möjliga tidigare händelser.

Tillvägagångssättet som används för att se tillbaka i tiden för ett mjölkaktigt hav bör också fungera med prognostiserade havsförhållanden, säger Hudson, även om de är mer osäkra än de som registrerats. "Baserat på vad jag för närvarande har och vet, skulle jag inte känna mig bekväm med att göra en förutsägelse för framtiden förutom att perioden mellan juni och oktober skulle vara något mer [sannolikt] eller mindre sannolikt att ha ett mjölkaktigt hav." Han hoppas kunna utveckla systemet tillräckligt för att kunna göra förutsägelser för en viss månad.

Sådana förutsägelser kan bli ännu bättre när man vet mer om hur bakterierna och det omgivande planktonet interagerar, säger Youri Timsit, biolog vid Mediterranean Institute of Oceanography i Marseille, Frankrike, som inte var involverad i studien. "Alla dessa organismer skulle kunna föröka sig i mycket stor skala på havsytan på ett kollektivt och ömsesidigt förstärkande sätt."

En annan viktig faktor, säger Timsit, kan vara inflytandet från närliggande land, "som sådd av havsytor av vindar som bär sand eller sediment. Dessa fenomen är vanliga i hav nära öknar, som Arabiska havet.”