Урагани заносять тепло в океан глибше, ніж ми коли-небудь думали

Коли ураган обрушується на сушу, руйнування можуть спостерігатися роками або навіть десятиліттями. Менш очевидним, але також потужним є вплив ураганів на океани.

У новому дослідженні ми показали за допомогою вимірювань у реальному часі, що урагани не просто збивають воду на поверхню. Вони також можуть виштовхувати тепло вглиб океану таким чином, що може затримувати його на роки і в кінцевому підсумку вплинути на регіони, далекі від шторму.

Тепло є ключовим компонентом цієї історії. Давно відомо, що урагани отримують енергію від теплої температури поверхні моря . Це тепло допомагає вологому повітрю біля поверхні океану підніматися, як повітряна куля, і утворювати хмари, вищі за гору Еверест. Ось чому урагани зазвичай утворюються в тропічних регіонах.

Те, що ми виявили, це те, що урагани також допомагають нагрівати океан, посилюючи його здатність поглинати та зберігати тепло. І це може мати далекосяжні наслідки.

Коли урагани змішують тепло з океаном, це тепло не просто знову спливає на поверхню в тому самому місці. Ми показали, як підводні хвилі, створені штормом, можуть проштовхувати тепло приблизно в чотири рази глибше , ніж змішування окремо, надсилаючи його на глибину, де тепло затримується далеко від поверхні.

Звідти глибоководні течії можуть перенести його на тисячі миль. Ураган, який проходить через західну частину Тихого океану і вражає Філіппіни, може закінчитися постачанням теплої води, яка нагріє узбережжя Еквадору через багато років.

На морі шукають тайфуни

Протягом двох місяців восени 2018 року ми жили на борту дослідницького судна Thomas G. Thompson, щоб записати, як Філіппінське море реагує на зміни погодних умов. Як океанологи ми вивчаємо турбулентне змішування в океані та урагани та інші тропічні шторми, які породжують цю турбулентність .

Протягом першої половини нашого експерименту небо було ясним і вітер був спокійним. Але в другій половині три великі тайфуни, як урагани називають у цій частині світу, сколихнули океан.

Цей зсув дозволив нам безпосередньо порівняти рух океану з впливом штормів і без них. Зокрема, нам було цікаво дізнатися, як турбулентність під поверхнею океану допомагає передавати тепло в глибини океану.

Ми вимірюємо турбулентність океану за допомогою приладу під назвою мікроструктурний профайлер, який вільно падає на висоту майже 1000 футів (300 метрів) і використовує зонд, схожий на голку фонографа, для вимірювання турбулентних рухів води.

Що відбувається, коли насувається ураган

Уявіть собі тропічний океан перед тим, як над ним пронесеться ураган. На поверхні знаходиться шар теплої води, тепліший за 80 градусів за Фаренгейтом (27 градусів за Цельсієм), який нагрівається сонцем і простягається приблизно на 160 футів (50 метрів) нижче поверхні. Під нею знаходяться шари більш холодної води.

Різниця температур між шарами тримає води розділеними і практично не може впливати одна на одну. Ви можете думати про це як про поділ між олією та оцтом у непорушній пляшці заправки для салату.

Коли ураган проходить над тропічним океаном, його сильні вітри допомагають зворушити межі між шарами води, подібно до того, як хтось струшує пляшку із заправкою для салату. У процесі холодна глибока вода змішується знизу, а тепла поверхнева — вниз. Це призводить до зниження температури на поверхні, що дозволяє океану поглинати тепло ефективніше, ніж зазвичай, у дні після урагану.

Понад два десятиліття вчені обговорювали , чи можуть теплі води, які змішуються вниз ураганами, нагрівати океанські течії і таким чином формувати глобальні кліматичні моделі. В основі цього питання було те, чи можуть урагани перекачувати тепло досить глибоко, щоб воно залишалося в океані роками.

Аналізуючи вимірювання під поверхнею океану, зроблені до та після трьох ураганів, ми виявили, що підводні хвилі переносять тепло приблизно в чотири рази глибше в океан, ніж пряме змішування під час урагану. Ці хвилі, які генерує сам ураган, переносять тепло настільки глибоко, що його неможливо легко викинути назад в атмосферу.

Наслідки тепла в глибинах океану

Як тільки це тепло буде зібрано великомасштабними океанськими течіями, його можна транспортувати у віддалені частини океану.

Тепло, отримане тайфунами, які ми досліджували у Філіппінському морі, могло текти до узбережжя Еквадору чи Каліфорнії, слідуючи поточним моделям, які переносять воду із заходу на схід через екваторіальну частину Тихого океану.

У цей момент тепло може бути змішане назад на поверхню за допомогою комбінації обмілинних течій , підйому та турбулентного перемішування . Як тільки тепло знову підійде до поверхні, воно може зігріти місцевий клімат і вплинути на екосистеми.

Наприклад, коралові рифи особливо чутливі до тривалих періодів теплового стресу. Явища Ель-Ніньо є типовою причиною відбілювання коралів в Еквадорі , але надлишок тепла від ураганів, які ми спостерігали, може сприяти напруженим рифам і вибілюванню коралів далеко від того місця, де з’явилися шторми.

Також можливо, що надлишок тепла від ураганів залишається в океані десятиліттями чи більше, не повертаючись на поверхню. Це фактично мало б пом’якшувальний вплив на зміну клімату .

Оскільки урагани перерозподіляють тепло від поверхні океану на більшу глибину, вони можуть допомогти уповільнити нагрівання атмосфери Землі, зберігаючи тепло в океані.

Вчені давно вважали урагани екстремальними явищами, викликаними теплом океану та сформованими кліматом Землі. Наші висновки , опубліковані в Proceedings of the National Academy of Sciences , додають новий вимір цій проблемі, показуючи, що взаємодія відбувається в обох напрямках – самі урагани мають здатність нагрівати океан і формувати клімат Землі.

Ноель Гутьєррес Брізуела , Ph.D. Кандидат фізичної океанографії, Каліфорнійський університет, Сан-Дієго та Саллі Уорнер , доцент кафедри кліматичних наук, Університет Брандейса