Kiedy huragan uderza w ląd, zniszczenia mogą być widoczne przez lata, a nawet dziesięciolecia. Mniej oczywisty, ale także potężny, jest wpływ huraganów na oceany.
W Nowe badania, pokazujemy poprzez pomiary w czasie rzeczywistym, że huragany nie tylko wzburzają wodę na powierzchni. Mogą również wepchnąć ciepło głęboko do oceanu w sposób, który może go zablokować 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. Ten upał pomaga Wilgotne powietrze w pobliżu powierzchni oceanu unosi się jak balon na ogrzane powietrze i tworzą chmury wyższe niż Mount Everest. Dlatego huragany na ogół powstają w regionach tropikalnych.
Odkryliśmy, że huragany ostatecznie pomagają również ogrzać ocean, zwiększając jego zdolność do pochłaniania i magazynowania ciepła. A to może mieć daleko idące konsekwencje.
Jak huragany czerpią energię z ciepła oceanu. Kelvin Ma przez Wikimedia, CC BY
Kiedy huragany mieszają ciepło z oceanem, to ciepło nie pojawia się ponownie w tym samym miejscu. Pokazaliśmy, jak podwodne fale wytwarzane przez burzę mogą zwiększać ciepło mniej więcej cztery razy głębiej niż samo mieszanie, wysyłając je na głębokość, gdzie ciepło jest zatrzymywane daleko od powierzchni. Stamtąd prądy głębinowe mogą przenosić go na tysiące mil. Huragan, który przetoczy się przez zachodni Pacyfik i uderzy w Filipiny, może dostarczyć ciepłą wodę, która po latach podgrzeje 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. Jak ocean Naukowcy, badamy burzliwe mieszanie 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.
Ta zmiana pozwoliła nam bezpośrednio porównać ruchy oceanu z wpływem sztormów i bez niego. W szczególności byliśmy zainteresowani poznaniem, w jaki sposób turbulencje pod powierzchnią oceanu pomagają przenosić ciepło w głąb oceanu.
Mierzymy turbulencje oceanu za pomocą instrumentu zwanego profilerem mikrostruktury, który spada swobodnie z prawie 1,000 stóp (300 metrów) i wykorzystuje sondę podobną do igły fonografu do pomiaru turbulentnych ruchów wody.
Co się dzieje, gdy nadchodzi huragan
Wyobraź sobie tropikalny ocean, zanim przejdzie nad nim huragan. Na powierzchni znajduje się warstwa ciepłej wody, cieplejszej niż 80 stopni Fahrenheita (27 stopni Celsjusza), która jest podgrzewana przez słońce i rozciąga się około 160 stóp (50 metrów) pod powierzchnią. Poniżej znajdują się warstwy zimniejszej wody.
Połączenia różnica temperatur między warstwami utrzymuje wody oddzielnie i praktycznie nie może na siebie wpływać. Możesz myśleć o tym jak o podziale między olejem a octem w niewstrząśniętej butelce sosu do sałatek.
Gdy huragan przechodzi nad tropikalnym oceanem, jego silne wiatry pomagają przesuwać granice między warstwami wody, podobnie jak ktoś potrząsa butelką sosu sałatkowego. W tym procesie zimna woda głębinowa jest mieszana od dołu, a ciepła woda powierzchniowa jest mieszana w dół. Powoduje to ochłodzenie temperatury powierzchni, umożliwiając oceanowi pochłanianie ciepła wydajniej niż zwykle w kilka dni po huraganie.
Naukowcy od ponad dwóch dekad dyskutowali czy ciepłe wody, które są mieszane w dół przez huragany, mogą podgrzewać prądy oceaniczne, a tym samym kształtować globalne wzorce klimatyczne. 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 oceanów przed, w trakcie, po i wiele miesięcy po przejściu huraganu nad oceanem. Sally Warner, CC BY-ND
Analizując pomiary podpowierzchniowe oceanu wykonane przed i po trzech huraganach, odkryliśmy, że podwodne fale przenoszą ciepło mniej więcej 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 można go łatwo uwolnić z powrotem do atmosfery.
Implikacje ciepła w głębokim oceanie
Gdy to ciepło zostanie odebrane przez prądy oceaniczne na dużą skalę, może zostać przetransportowane do odległych części oceanu.
Ciepło wprowadzone przez tajfuny, które badaliśmy na Morzu Filipińskim, mogło płynąć do wybrzeży Ekwadoru lub Kalifornii, zgodnie z obecnymi wzorcami, które przenoszą wodę z zachodu na wschód przez równikowy Pacyfik.
W tym momencie ciepło może być wymieszane z powrotem na powierzchnię przez kombinację prądy ławicowe, upwelling i mieszanie turbulentne. Gdy ciepło ponownie zbliży się do powierzchni, może ocieplić lokalny klimat i wpłynąć na ekosystemy.
Na przykład rafy koralowe są szczególnie wrażliwe na długotrwałe okresy stresu cieplnego. Zdarzenia El Niño są typowym winowajcą blaknięcie koralowców w Ekwadorze, ale nadmiar ciepła z huraganów, które zaobserwowaliśmy, może przyczynić się do stresu raf i bielenia koralowców daleko od miejsca, w którym pojawiły się burze.
Rafy koralowe są niezbędnym siedliskiem dla ryb i innych organizmów morskich, ale są zagrożone przez rosnące temperatury oceanów. Jamesa Watta przez NOAA
Możliwe jest również, że nadmiar ciepła z huraganów pozostaje w oceanie przez dziesięciolecia lub dłużej bez powrotu na powierzchnię. Miałoby to faktycznie łagodzący wpływ na zmianę 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 ekstremalnych wydarzeniach napędzanych ciepłem oceanów i kształtowanych przez klimat Ziemi. Nasze znaleziska, opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences, nadają temu problemowi nowy wymiar, pokazując, że interakcje przebiegają w obie strony — same huragany mają zdolność podgrzewania oceanów i kształtowania klimatu na Ziemi.
O autorze
Noela Gutiérreza Brizueli, doktor Kandydat na Oceanografię Fizyczną, University of California, San Diego i Sally Warner, profesor nadzwyczajny nauk o klimacie, Brandeis University
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki:
Przyszłość, którą wybieramy: przetrwanie kryzysu klimatycznego
autorstwa Christiany Figueres i Toma Rivetta-Carnaca
Autorzy, którzy odegrali kluczową rolę w porozumieniu paryskim w sprawie zmian klimatu, przedstawiają spostrzeżenia i strategie radzenia sobie z kryzysem klimatycznym, w tym działania indywidualne i zbiorowe.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Ziemia niezamieszkana: życie po ociepleniu
David Wallace-Wells
Ta książka bada potencjalne konsekwencje niekontrolowanych zmian klimatu, w tym masowe wymieranie, niedobór żywności i wody oraz niestabilność polityczną.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Ministerstwo dla przyszłości: powieść
autorstwa Kima Stanleya Robinsona
Ta powieść przedstawia świat niedalekiej przyszłości zmagający się ze skutkami zmian klimatu i oferuje wizję tego, jak społeczeństwo może się zmienić, aby stawić czoła kryzysowi.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Pod białym niebem: natura przyszłości
Elżbieta Kolbert
Autor bada wpływ człowieka na świat przyrody, w tym zmiany klimatyczne, oraz potencjał rozwiązań technologicznych w odpowiedzi na wyzwania środowiskowe.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Awaria: najbardziej kompleksowy plan, jaki kiedykolwiek zaproponowano, aby odwrócić globalne ocieplenie
pod redakcją Paula Hawkena
Ta książka przedstawia kompleksowy plan przeciwdziałania zmianom klimatycznym, w tym rozwiązania z różnych sektorów, takich jak energetyka, rolnictwo i transport.
