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飓风将热量推入海洋深处,从而加剧了长期的海洋变暖

编译者:cancan发布时间:2023-7-25点击量:6 来源栏目:领域动态

当飓风袭击陆地时,破坏可能会持续数年甚至数十年。飓风对海洋的影响不太明显但也很强大。一项新的研究通过实时测量表明,飓风不只是搅动地表的水,它们还可以将热量推入海洋深处,将其锁定多年,并最终影响远离风暴的地区。

热量是关键组成部分,人们早知道飓风从温暖的海面温度中获得能量,这种热量有助于海洋表面附近的潮湿空气像热气球一样上升,形成比珠穆朗玛峰更高的云。这就是为什么飓风通常在热带地区形成的原因。研究发现,飓风最终也会通过增强海洋吸收和储存热量的能力来帮助海洋变暖,这可能会产生深远的影响。

当飓风将热量混合到海洋中时,热量不会在同一个地方重新浮出水面。该研究展示了风暴产生的水下波如何将热量推到比单独混合大约四倍的深度,将其推送到远离地表的热量被困深度。从那里,深海洋流可以将其运送数千英里。一场穿越西太平洋并袭击菲律宾的飓风最终可能会提供温暖的水,几年后使厄瓜多尔海岸升温。

在2018年秋季的两个月里,研究人员在Thomas G. Thompson号研究船上记录菲律宾海如何应对不断变化的天气模式,以此来研究海洋中的湍流混合以及产生这种湍流的飓风和其他热带风暴。在实验的前半段,天空晴朗,风平浪静。但在下半年,三个主要台风搅动了海洋。这种转变使科研者能够直接比较有风暴影响和不受风暴影响的海洋运动,特别是了解海洋表面下的湍流如何帮助将热量传递到深海。本研究使用一种称为微结构剖面仪的仪器测量海洋湍流,该仪器自由落体近1000英尺(300米),并使用类似于留声机针的探头来测量水的湍流运动。

当飓风经过热带海洋时,它的强风有助于搅动水层之间的界限。在这个过程中,寒冷的深水从下面被混合起来,温暖的地表水则向下混合。这导致地表温度冷却,使海洋在飓风过后的几天里比平时更有效地吸收热量。二十多年来,科学家们一直在争论飓风向下混合的温暖水域是否会加热洋流,从而塑造全球气候模式。这个问题的核心是飓风是否可以将热量泵得足够深,使其在海洋中停留多年。

通过分析三次飓风前后的地下海洋测量结果,研究发现水下波向海洋中传输热量大约是飓风期间直接混合的四倍。这些由飓风本身产生的波浪将热量传递得足够深,以至于它不容易释放回大气中。一旦这种热量被大规模的洋流吸收,它就可以被输送到海洋的遥远部分。在菲律宾海研究的台风所注入的热量可能已经流向厄瓜多尔或加利福尼亚的海岸,顺着水流模式从西向东穿过赤道太平洋。

此时,热量可以通过浅滩流、上升流和湍流混合的组合混合回地表。一旦热量再次接近地表,它就会使当地气候变暖并影响生态系统。例如,珊瑚礁对长时间的热应力特别敏感。厄尔尼诺事件是厄瓜多尔珊瑚白化的典型罪魁祸首,但来自飓风的过量热量可能导致远离风暴发生地的珊瑚受压和白化。

飓风产生的多余热量也可能在海洋中停留数十年或更长时间而不返回表面,这实际上将对气候变化产生缓解影响。随着飓风将热量从海洋表面重新分配到更深的地方,它们可以通过将热量隔离在海洋中来帮助减缓地球大气层的变暖。长期以来,科学家们一直认为飓风是由海洋热量推动并由地球气候塑造的极端事件。该研究结果发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上,为这一问题增加了一个新的维度,表明相互作用是双向的,飓风本身有能力加热海洋并塑造地球的气候。

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