Kees Floor, Het Weer Magazine juli 2015

De omvangrijke wateroppervlakken van zeeën en oceanen hebben op de beelden van aardobservatiesatellieten doorgaans een diepblauwe, bijna zwarte tint. Saai. Gelukkig zijn daar verscheidene, soms zeer enerverende uitzonderingen op, die ons al die saaiheid snel doen vergeten. Vooral de gebieden met groene of blauwe explosies van fytoplankton, die verrassende stromingspatronen en sierlijke wervels in het water blootleggen, zijn een lust voor het oog. De algenbloei komt op allerlei plekken in zeeën en oceanen voor, maar vooral in de buurt van kusten, in zones waar zeestromingen samenkomen of in gebieden waar stormachtige winden het zeewater flink kunnen doorroeren. Verder produceren koelere wateren meer fytoplankton dan tropische oceanen, omdat er daar doorgaans meer voedingsstoffen beschikbaar zijn.

1. Algenbloei bij Ierland, 23 mei 2010. Bron: ESA.

2. Algenbloei in de Beringzee, 22 september 2014. Bron: USGS.

3. Algenbloei in de Barentszzee, 10 juli 2014. Bron: NASA.

Fytoplankton
Fytoplankton is een verzamelnaam voor algen, microscopisch kleine, eencellige planten in de oceaan. Het komt er in grote hoeveelheden in voor en levert een belangrijke bijdrage aan de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer. Zo is maar liefst de helft van alle zuurstof die we inademen, geproduceerd door algen. Fytoplankton staat in de oceaan aan de basis van de voedselketen. Het dient er als voedsel, niet alleen voor kleine visjes, maar ook voor sommige soorten walvissen. Grotere vissen eten de kleintjes en worden op hun beurt door vogels gegeten. Of ze komen terecht in de netten van vissers om vervolgens door de mens te worden verorberd.
Net als bomen, planten en struiken op het vasteland, bevat fytoplankton de kleurstof chlorofyl die verantwoordelijk is voor een groene of groenblauwe kleur. Chlorofyl wordt door planten op het vasteland en door algen in de oceaan gebruikt voor de zogeheten fotosynthese, waarbij zonlicht benut kan worden als energiebron voor de plant. Deze energie is nodig om uit water en koolstofdioxide (CO2) koolwaterstoffen te verkrijgen, die dienen als bouwstenen voor groei.
Ook al zijn de afzonderlijke organismen microscopisch klein, toch kan het fytoplankton tijdens algenbloei immens gedijen en de kleur van het oceaanoppervlak zo sterk beïnvloeden dat het vanuit de ruimte kan worden waargenomen. Door de aanwezigheid van chlorofyl gaat het, afhankelijk van de fytoplanktonsoort, om groene of blauwe tinten. Fytoplankton leeft ongeveer twee dagen; daarna sterft het af en zinkt het naar de bodem. Daar worden de restanten afgebroken door bacteriën.
Om te groeien heeft fytoplankton zonlicht, water en voedingsstoffen nodig, zoals ijzer en silicium. Deze extra voedingsstoffen zijn vooral te vinden in gebieden met koud oceaanwater, waar voedselrijk water uit de diepte omhoog komt in een proces dat 'opwelling' wordt genoemd. Ook dragen rivieren niet alleen water naar de zee, maar ook voedingsstoffen. Grotere hoeveelheden fytoplankton of gebieden met algenbloei worden dan ook vooral aangetroffen in regio's met koud oceaanwater en in de buurt van de kust, waar rivieren op zee uitkomen.
Recent onderzoek geeft aan dat daarnaast de ingewikkelde onderlinge afhankelijkheid van het fytoplankton en de dieren en organismen die zich daarmee voeden, een rol speelt bij het al dan niet optreden van algenbloei. Beschikbaarheid van water vormt in de oceaan uiteraard geen probleem. Doordat het meeste zonlicht voorhanden is op geringe diepte in de buurt van het oceaanoppervlak, treedt fytoplankton daar het vaakst op. Daardoor komt het binnen het bereik van de kleurgevoelige sensoren van aardobservatiesatellieten. '

Seizoenen
De lente, als na donkerder winterdagen de zon overdag steeds langer gaat schijnen, is een periode waarin algenbloei goed op gang kan komen. Dat is bijvoorbeeld het geval in de Noordzee en op de wateren rond de Britse Eilanden (figuur 1), waar de algenbloei overigens een uitloop kan hebben in juni en juli.
Ook in de Beringzee ten westen van Alaska en ten noorden van de Aleoeten, is de lente een periode waarin algenbloei optreedt. Dan verdwijnt namelijk het in de winter gevormde ijs, wat het zonlicht extra toegang biedt tot de bovenste lagen van de zee, waar het fytoplankton groeit. In de zomer neemt de algenbloei wat af: het water wordt warmer, de voedingsstoffen zijn opgebruikt en het fytoplankton is genuttigd door vis en andere algeneters. In september, als stormwinden het zeewater weer goed doorroeren, zodat voedselrijk water naar het oppervlak komt, kan het fytoplankton weer explosief groeien (figuur 2).
De Barentszzee, ten noorden van Noorwegen, kent eveneens twee pieken van algenbloei, een in mei met groenere tinten, de tweede in augustus, met blauwere tinten (figuur 3). De kleuren in voorjaar en najaar zijn verschillend doordat, zoals eerder aangegeven, de tint van algenbloei op satellietbeelden afhankelijk is van de soort algen; in mei komen andere algen tot bloei dan in augustus. Overigens zit er boven de Barentszzee zo'n 80 procent van de tijd bewolking, zodat de groene en blauwige tinten in de bloeiperioden lang niet altijd op de satellietbeelden zichtbaar zijn.

Satellietbeelden
De aanwezigheid en de ontwikkeling van gebieden met algenbloei kan sinds het begin van deze eeuw goed gevolgd worden op dagelijkse beelden in natuurlijke kleuren van de satellieten Terra en Aqua van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA. Het satellietbeeld van de Barentszzee (figuur 3) geeft een voorbeeld van zo'n zogeheten MODIS-beeld. Van 2002 tot 2012 leverde ook de Europese satelliet Envisat dergelijke beelden, zoals die van de algenbloei bij Ierland (figuur 1). Incidenteel worden er ook door de Amerikaanse Geologische Dienst zeer gedetailleerde beelden van het aardoppervlak vrijgegeven waarop algenbloei is te zien. Ze zijn afkomstig van de satelliet Landsat 8. De algenbloei in de Beringzee (figuur 2) geeft de pracht van algenbloei op Landsatbeelden goed weer. Op het satellietbeeld zien we de Pribilofeilanden liggen, links midden St. Pauls Island, ruim 20 kilometer lang, midden onder St George Island.

Witte, Gele, Rode en Zwarte Zee Vanuit de ruimte bezien is het water van zeeën en oceanen meestal erg donker, om niet te zeggen zwart. Wat dat betreft is de naam Zwarte Zee nog niet zo gek gekozen. Andere kleuren in de namen van zeeën liggen vanuit dit perspectief minder voor de hand. De Witte Zee dankt zijn naam misschien nog aan de dominante aanwezigheid van ijs en sneeuw. Maar wat moeten we aan met een Rode Zee of een Gele Zee? En zijn niet alle zeeën groen of turquoise als de algen er tot bloei komen?
4. Algenbloei in de Zwarte Zee en de Zee van Azov, 10 maart 2015. Bron: NASA.	5. Algenbloei in de Gele Zee, 24 februari 2015. Bron: NASA.
De Zwarte Zee ligt ingeklemd tussen Europa en Klein Azië; hij ontleent zijn naam aan het Turkse Kara Denitz, waarin kara niet alleen zwart, maar ook noord betekent. Eigenlijk gaat het dus gewoon om een Noordzee, een naam die ons bekend in de oren zal klinken. Een bijkomende betekenis van kara is onherbergzaam, zodat de naam tevens een verwijzing bevat naar de slechte weersomstandigheden die er kunnen optreden. Tijdens algenbloei is de Zwarte Zee van bovenaf bezien echter gewoon 'algkleurig', in het geval van het satellietbeeld van 10 maart 2015 (figuur 4) dus blauw. Het beeld toont het oostelijk gedeelte van de Zwarte Zee, ten oosten van het schiereiland Krim, met daarboven de door algenbloei groen gekleurde relatief ondiepe Zee van Azov. Het verschil in diepte is een van de oorzaken van de ontwikkeling van andere vormen van algenbloei en daardoor de verschillende tinten van het zeewater. De Rode Zee ligt ingeklemd tussen de woestijnen van Noord-Afrika en het Arabisch schiereiland; ze is via het Suezkanaal verbonden met de Middellandse Zee. De naam is vermoedelijk afkomstig van de rode blauwwieren die af en toe in grote hoeveelheden in deze zee voorkomen, waardoor het water een rode schijn kan hebben. Daarnaast wordt wel geopperd dat de naam een verwijzing is naar de rode rotsen die aan de Golf van Akaba uit de zee oprijzen. Doordat het zeewater relatief warm is, ligt het overigens niet voor de hand hier door algenbloei gekleurd zeewater te verwachten. De Gele Zee ligt tussen China en Korea; hij dankt zijn naam aan de gele kleur van het water, Het geel ontstaat door zanddeeltjes die aangevoerd worden door de in de Gele Zee uitmondende grote rivieren. Op het satellietbeeld van 24 februari 2015 zien we links het Chinese vasteland en rechtsboven Zuid-Korea, met daaronder het eiland Jejudo. De gele tint waaraan de Gele Zee zijn naam ontleent, is vooral nabij de Chinese kust, maar in mindere mate ook bij de Koreaanse kust, duidelijk te zien. De overheersende kleur van de Gele Zee wordt echter ook in dit geval weer bepaald door het optreden van algenbloei.

Meer beelden

Algenbloei bij St Mathew Island, Beringzee, MODIS, 8 oktober 2014.

Algenbloei bij Portugal, MERIS, 8 april 2011.

Algenbloei, Golf van Biskaje, VIIRS, 13 april 2015.