Впервые учёные изучили влияние чрезвычайно интенсивных тропических циклонов на океанический углеродный цикл с помощью глобальной модели земной системы. В качестве примера взяты два урагана категории 4 в Северной Атлантике. Исследование выявило каскад физико-биогеохимических эффектов, включая поглощение углекислого газа и цветение фитопланктона в региональном масштабе. Результаты [опубликованы](https://pnas.org/doi/10.1073/pnas.2506103122) в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Тропические циклоны обладают огромной мощью: разрушительная скорость ветра, яростные порывы и интенсивные осадки оставляют очевидные следы повсюду, где они проходят. Они также влияют на океан. Поскольку штормы взбалтывают водную поверхность, они запускают перемешивание водных масс, а также обмен теплом и углеродом с атмосферой.
Впервые учёные из Института Макса Планка по метеорологии и Гамбургского университета представили эти взаимодействия в глобальной модели земной системы, разрешающей штормы и вихри. Это позволило выявить каскад физико-биогеохимических механизмов, которые разворачиваются в ответ на тропические циклоны.
«Традиционные модели земной системы имеют грубое пространственное разрешение — от 100 до 200 километров, что не позволяет им реалистично отображать очень интенсивные тропические циклоны, особенно циклоны категории 4 и 5», — объяснил Дэвид Нильсен, первый автор исследования. «Используя модель ICON с горизонтальным разрешением в 5 километров и включая компонент биогеохимии океана HAMOCC, мы смогли увидеть в симуляции тропические циклоны категории 4 и изучить их влияние на углеродный цикл».
В частности, команда исследовала два урагана в Северной Атлантике со скоростью ветра более 200 километров в час, которые появились в ходе однолетней симуляции в сентябре 2020 года с перерывом в неделю.
Учёные показали, что ураганы вызвали немедленный выброс углекислого газа из океана в атмосферу, который был в 20–40 раз сильнее, чем при обычных погодных условиях. Однако ураганы также охлаждали поверхность океана, увеличивая поглощение углекислого газа в течение нескольких недель после прохождения шторма. В совокупности эти два противоположных эффекта — немедленный выброс и долгосротное поглощение — привели к небольшому чистому поглощению.
Ещё одним поразительным эффектом ураганов стало перемешивание в верхнем слое океана, что привело к подъёму питательных веществ на поверхность. В ответ рост фитопланктона увеличился в десять раз. Цветение продолжалось в течение нескольких недель после прохождения ураганов и не ограничивалось их следом: локальные течения, частично усиленные штормами, распространили биомассу по значительной части западной части Северной Атлантики.
«Было интересно узнать, что в результате ураганы также увеличили количество органического углерода, опускающегося вниз в океане, способствуя долгосрочному хранению углерода в более глубоких слоях океана», — сказала Татьяна Ильина, руководитель группы и соавтор исследования.
«Ранее у учёных были наблюдения за некоторыми из этих процессов. Однако эта симуляция позволяет нам изучить их подробно и связать с глобальным масштабом, что важно, если мы хотим понять, как тропические циклоны могут реагировать на глобальное потепление и влиять на наш климат», — сказал Нильсен.
В качестве следующего шага команда также рассмотрит другие процессы километрового масштаба и их влияние на океанический углеродный цикл, такие как взаимодействие между штормами и океаническими вихрями, не только в тропиках, но и в полярных регионах.
Предоставлено [Max Planck Society](https://phys.org/partners/max-planck-society/)