Huragany wypychają ciepło na dno oceanu, przyczyniając się do długoterminowego ocieplenia

Opublikowany 2 lipca 2023 22:37 przez

Noel Gutierrez Brizuela i Sally Warner

Kiedy huragan uderza w ląd, zniszczenia mogą być widoczne przez lata, a nawet dziesięciolecia. Mniej oczywisty, ale równie potężny jest wpływ huraganów na oceany.

W nowym badaniu pokazujemy poprzez pomiary w czasie rzeczywistym, że huragany nie tylko wzburzają wody powierzchniowe. Mogą również wepchnąć ciepło w głąb oceanu w sposób, który może uwięzić je na lata i ostatecznie wpłynąć na regiony oddalone od burzy.

Ciepło jest kluczowym elementem tej historii. Od dawna wiadomo, że huragany czerpią energię z ciepłych temperatur powierzchni morza. To ciepło pomaga wilgotnemu powietrzu w pobliżu powierzchni oceanu unosić się jak balon na ogrzane powietrze i tworzyć chmury wyższe niż Mount Everest. Dlatego huragany często tworzą się w regionach tropikalnych.

Odkryliśmy, że huragany pomagają również ogrzać ocean, zwiększając jego zdolność do pochłaniania i magazynowania ciepła. A to może mieć daleko idące konsekwencje.

Jak huragany pozyskują energię z ciepła oceanu. Kelvin Ma przez Wikimedia, CC BY

Kiedy huragany mieszają ciepło w oceanie, to ciepło nie wraca tak po prostu w to samo miejsce. Pokazujemy, w jaki sposób podwodne fale wytwarzane przez burzę mogą wypchnąć ciepło około cztery razy głębiej niż samo mieszanie, wysyłając je na głębokość, gdzie ciepło jest uwięzione daleko od powierzchni. Stamtąd głębokie prądy oceaniczne mogą przetransportować Cię na tysiące kilometrów. Huragan, który przecina zachodni Pacyfik i uderza w Filipiny, może w końcu dostarczyć ciepłą wodę, która po latach ogrzeje wybrzeże Ekwadoru.

Na morzu w poszukiwaniu tajfunów

Jesienią 2018 roku przez dwa miesiące mieszkaliśmy na pokładzie statku badawczego Thomas G. Thompson, aby rejestrować reakcję Morza Filipińskiego na zmieniające się wzorce pogodowe. Jako naukowcy zajmujący się oceanami badamy turbulencje w oceanie oraz huragany i inne burze tropikalne, które generują te turbulencje.

Niebo było czyste, a wiatry spokojne w pierwszej połowie naszego eksperymentu. Ale w drugiej połowie trzy duże tajfuny – jak nazywa się huragany w tej części świata – wzburzyły ocean.

Profilery mikrostruktury służą do pomiaru turbulencji oceanu. Zostało to zaprojektowane i zbudowane przez Ocean Mixing Group na Oregon State University. Sally Warner

Ta zmiana pozwoliła nam bezpośrednio porównać ruchy oceanów z wpływem sztormów i bez nich. W szczególności byliśmy zainteresowani tym, jak turbulencje pod powierzchnią oceanu pomagają przenosić ciepło do głębin oceanu.

Mierzymy turbulencje oceanu za pomocą instrumentu zwanego profilerem mikrostruktury, który spada z prawie 1000 stóp (300 metrów) i wykorzystuje sondę podobną do igły fonografu do pomiaru turbulentnych ruchów wody.

Co się dzieje, gdy przechodzi huragan

Wyobraź sobie tropikalny ocean, zanim przejdzie przez niego huragan. Na powierzchni znajduje się warstwa ciepłej wody, gorętszej niż 80 stopni Fahrenheita (27 stopni Celsjusza), która jest podgrzewana przez słońce i rozciąga się około 160 stóp (50 metrów) pod powierzchnią. Pod nim znajdują się warstwy chłodniejszej wody.

Różnica temperatur między warstwami sprawia, że ​​wody są oddzielone i praktycznie nie mogą na siebie wpływać. Można o tym myśleć jak o podziale na olej i ocet w niezachwianej butelce sosu do sałatek.

Kiedy huragan przechodzi nad tropikalnym oceanem, jego silne wiatry pomagają poruszyć granice między warstwami wody, jak ktoś potrząsa butelką sosu sałatkowego. W tym procesie zimna woda głębinowa jest mieszana od dołu, a gorąca woda powierzchniowa jest mieszana od dołu. Powoduje to ochłodzenie temperatury powierzchni, umożliwiając oceanowi pochłanianie ciepła wydajniej niż zwykle w kilka dni po huraganie.

Przez ponad dwie dekady naukowcy debatowali, czy ciepłe wody wzburzone przez huragany mogą ogrzać prądy oceaniczne, a tym samym kształtować globalne wzorce pogodowe. Istotą tego pytania było to, czy huragany mogą pompować ciepło na tyle głęboko, aby pozostawało ono w oceanie przez lata.

Te ilustracje pokazują, co dzieje się z ciepłem oceanu przed, w trakcie, po i wiele miesięcy po przejściu huraganu nad oceanem. Sally Warner, CC BY-ND

Analizując pomiary podpowierzchniowego oceanu wykonane przed i po trzech huraganach, odkryliśmy, że podwodne fale przenoszą ciepło około cztery razy głębiej do oceanu niż bezpośrednie mieszanie podczas huraganu. Fale te, które są generowane przez sam huragan, przenoszą ciepło na tyle głęboko, że nie jest ono łatwo uwalniane z powrotem do atmosfery.

Implikacje ciepła w głębinach oceanicznych

Gdy ciepło to zostanie przechwycone przez prądy oceaniczne na dużą skalę, może zostać przetransportowane do odległych części oceanu.

Ciepło wprowadzone przez badane przez nas tajfuny do Morza Filipińskiego mogło płynąć do wybrzeży Ekwadoru lub Kalifornii, podążając za wzorcami prądów, które przenoszą wodę z zachodu na wschód przez równikowy Pacyfik.

W tym momencie ciepło może być wymieszane z powrotem na powierzchnię przez połączenie prądów ławicowych, upwellingu i mieszania turbulentnego. Gdy ciepło ponownie zbliży się do powierzchni, może ocieplić lokalny klimat i wpłynąć na ekosystemy.

Na przykład rafy koralowe są szczególnie wrażliwe na długie okresy stresu cieplnego. Zdarzenia El Niño są typowymi winowajcami blaknięcia koralowców w Ekwadorze, ale nadmiar ciepła z huraganów, które obserwujemy, może przyczynić się do zestresowanych raf i bielenia koralowców daleko od miejsca, w którym powstały burze.

Możliwe jest również, że nadmiar ciepła z huraganów pozostaje w oceanie przez dziesięciolecia lub dłużej bez powrotu na powierzchnię. W rzeczywistości miałoby to łagodzący wpływ na zmiany klimatu.

Ponieważ huragany rozprowadzają ciepło z powierzchni oceanu na większe głębokości, mogą pomóc spowolnić ocieplenie ziemskiej atmosfery, zatrzymując ciepło w oceanie.

Naukowcy od dawna myśleli o huraganach jako o zdarzeniach ekstremalnych napędzanych ciepłem oceanów i kształtowanych przez klimat Ziemi. Nasze odkrycia, opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences, nadają temu problemowi nowy wymiar, pokazując, że interakcje działają w obie strony – same huragany mają zdolność do ocieplania oceanów i kształtowania klimatu na Ziemi.

Noel Gutiérrez Brizuela jest doktorem. Kandydat z Oceanografii Fizycznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego.

Sally Warner jest profesorem nadzwyczajnym nauk o klimacie na Brandeis University.

Ten artykuł pojawia się dzięki uprzejmości The Conversation i można go znaleźć w oryginalnej formie. Tutaj.

Opinie wyrażone w niniejszym dokumencie są opiniami autora i niekoniecznie opiniami The Maritime Executive.