När en orkan träffar land kan förstörelsen vara synlig i år eller till och med årtionden. Mindre uppenbar, men också kraftfull, är effekten orkaner har på haven.
I en ny studie, visar vi genom mätningar i realtid att orkaner inte bara strömmar vatten vid ytan. De kan också trycka värme djupt in i havet på ett sätt som kan låsa det i flera år och i slutändan påverka regioner långt från stormen.
Värme är nyckelkomponenten i denna berättelse. Det har länge varit känt att orkaner få sin energi från varma havstemperaturer. Denna värme hjälper fuktig luft nära havsytan stiger som en luftballong och bildar moln högre än Mount Everest. Det är därför som orkaner i allmänhet bildas i tropiska områden.
Vad vi upptäckte är att orkaner i slutändan hjälper till att värma havet också genom att förbättra dess förmåga att absorbera och lagra värme. Och det kan få långtgående konsekvenser.
Hur orkaner hämtar energi från havets värme. Kelvin Ma via Wikimedia, CC BY
När orkaner blandar värme i havet, dyker den värmen inte bara upp på samma plats. Vi visade hur undervattensvågor som produceras av stormen kan pressa värmen ungefär fyra gånger djupare än att blanda ensam, skicka den till ett djup där värmen fångas långt från ytan. Därifrån kan djuphavsströmmar transportera den tusentals mil. En orkan som färdas över västra Stilla havet och träffar Filippinerna kan sluta med att leverera varmt vatten som värmer upp Ecuadors kust år senare.
Till havs, letar efter tyfoner
Under två månader hösten 2018 bodde vi ombord på forskningsfartyget Thomas G. Thompson för att spela in hur Filippinska havet reagerade på förändrade vädermönster. Som hav vetenskapsmän, studerar vi turbulent blandning i havet och orkaner och andra tropiska stormar som genererar denna turbulens.
Himlen var klar och vindarna var lugna under den första halvan av vårt experiment. Men under andra halvåret rörde tre stora tyfoner – som orkaner är kända i denna del av världen – upp havet.
Den förändringen gjorde det möjligt för oss att direkt jämföra havets rörelser med och utan stormarnas inverkan. Vi var särskilt intresserade av att lära oss hur turbulens under havsytan hjälpte till att överföra värme ner i djuphavet.
Vi mäter havsturbulens med ett instrument som kallas mikrostrukturprofiler, som faller fritt nästan 1,000 300 fot (XNUMX meter) och använder en sond som liknar en fonografnål för att mäta vattnets turbulenta rörelser.
Vad händer när en orkan kommer igenom
Föreställ dig det tropiska havet innan en orkan passerar över det. Vid ytan finns ett lager av varmt vatten, varmare än 80 grader Fahrenheit (27 grader Celsius), som värms upp av solen och sträcker sig ungefär 160 fot (50 meter) under ytan. Under den finns lager av kallare vatten.
Smakämnen temperaturskillnad mellan lagren håller vattnet åtskilda och praktiskt taget oförmöget att påverka varandra. Du kan tänka på det som uppdelningen mellan olja och vinäger i en orörd flaska salladsdressing.
När en orkan passerar över det tropiska havet hjälper dess starka vindar att röra om gränserna mellan vattenlagren, ungefär som någon som skakar flaskan med salladsdressing. I processen blandas kallt djupvatten upp underifrån och varmt ytvatten blandas nedåt. Detta gör att yttemperaturerna svalnar, vilket gör att havet kan absorbera värme mer effektivt än vanligt under dagarna efter en orkan.
I över två decennier har forskare har debatterat om det varma vattnet som blandas nedåt av orkaner skulle kunna värma havsströmmar och därigenom forma globala klimatmönster. Kärnan i denna fråga var om orkaner kunde pumpa värme tillräckligt djupt så att den stannar i havet i flera år.
Dessa illustrationer visar vad som händer med havsvärmen före, under, efter och många månader efter att en orkan passerar över havet. Sally Warner, CC BY-ND
Genom att analysera underjordiska havmätningar gjorda före och efter tre orkaner fann vi att undervattensvågor transporterar värme ungefär fyra gånger djupare ner i havet än direkt blandning under orkanen. Dessa vågor, som genereras av orkanen själv, transporterar värmen tillräckligt djupt för att den inte lätt kan släppas tillbaka till atmosfären.
Implikationer av värme i djuphavet
När denna värme väl tas upp av storskaliga havsströmmar kan den transporteras till avlägsna delar av havet.
Värmen som injicerades av tyfonerna som vi studerade i Filippinska havet kan ha strömmat till Ecuadors eller Kaliforniens kuster, efter nuvarande mönster som transporterar vatten från väst till öst över Stilla havet i ekvatorn.
Vid denna tidpunkt kan värmen blandas tillbaka upp till ytan genom en kombination av stimmströmmar, Uppvällande och turbulent blandning. När värmen väl är nära ytan igen kan den värma upp det lokala klimatet och påverka ekosystemen.
Till exempel är korallrev särskilt känsliga för långa perioder av värmestress. El Niño-evenemang är den typiska boven bakom korallblekning i Ecuador, men överskottsvärmen från orkanerna som vi observerade kan bidra till stressade rev och blekta koraller långt ifrån där stormarna dök upp.
Korallrev är viktiga livsmiljöer för fiskar och annat havsliv, men de hotas av stigande havstemperaturer. James Watt via NOAA
Det är också möjligt att överskottsvärmen från orkaner stannar kvar i havet i decennier eller mer utan att återvända till ytan. Detta skulle faktiskt ha en mildrande inverkan på klimatförändringarna.
Eftersom orkaner omfördelar värme från havsytan till större djup, kan de hjälpa till att bromsa uppvärmningen av jordens atmosfär genom att hålla värmen kvar i havet.
Forskare har länge tänkt på orkaner som extrema händelser som drivs av havsvärme och formats av jordens klimat. Våra resultat, publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences, lägger till en ny dimension till detta problem genom att visa att interaktionerna går åt båda hållen - orkaner själva har förmågan att värma upp havet och forma jordens klimat.
Om författaren
Noel Gutiérrez Brizuela, Ph.D. Kandidat i fysisk oceanografi, University of California, San Diego och Sally Warner, docent i klimatvetenskap, Brandeis University
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
Framtiden vi väljer: överleva klimatkrisen
av Christiana Figueres och Tom Rivett-Carnac
Författarna, som spelade nyckelroller i Parisavtalet om klimatförändringar, erbjuder insikter och strategier för att hantera klimatkrisen, inklusive individuella och kollektiva åtgärder.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den obebodliga jorden: livet efter uppvärmningen
av David Wallace-Wells
Den här boken utforskar de potentiella konsekvenserna av okontrollerade klimatförändringar, inklusive massutrotning, mat- och vattenbrist och politisk instabilitet.
Klicka för mer info eller för att beställa
Framtidsministeriet: En roman
av Kim Stanley Robinson
Den här romanen föreställer en nära framtidsvärld som brottas med effekterna av klimatförändringar och erbjuder en vision för hur samhället kan förändras för att hantera krisen.
Klicka för mer info eller för att beställa
Under a White Sky: The Nature of the Future
av Elizabeth Kolbert
Författaren utforskar den mänskliga påverkan på naturen, inklusive klimatförändringar, och potentialen för tekniska lösningar för att hantera miljöutmaningar.
Klicka för mer info eller för att beställa
Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning
redigerad av Paul Hawken
Den här boken presenterar en omfattande plan för att hantera klimatförändringar, inklusive lösningar från en rad sektorer som energi, jordbruk och transport.
