當颶風襲擊陸地時，破壞可能持續數年甚至數十年。 颶風對海洋的影響不太明顯，但也很強大。
在 新的研究，我們通過實時測量表明颶風不僅僅攪動地表的水。 它們還可以將熱量以可以將其鎖定多年並最終影響遠離風暴的地區的方式深入海洋。
熱量是這個故事的關鍵組成部分。 眾所周知，颶風 從溫暖的海面溫度中獲取能量. 這種熱量有幫助 靠近海面的潮濕空氣上升 像一個熱氣球，形成比珠穆朗瑪峰還高的雲。 這就是颶風通常在熱帶地區形成的原因。
我們發現，颶風最終也會通過增強海洋吸收和儲存熱量的能力來幫助溫暖海洋。 這可能會產生深遠的影響。
颶風如何從海洋熱量中獲取能量。 Kelvin Ma 來自維基媒體, CC BY
當颶風將熱量混合到海洋中時，熱量不僅會在同一個地方重新浮出水面。 我們展示了風暴產生的水下波浪如何推動熱量 大約深四倍 而不是單獨混合，將其發送到遠離表面的熱量被困住的深度。 從那裡，深海洋流可以將其輸送數千英里。 穿越西太平洋並襲擊菲律賓的颶風最終可能會提供溫暖的海水，從而在數年後使厄瓜多爾海岸升溫。
在海上，尋找颱風
2018 年秋天的兩個月裡，我們住在托馬斯·湯普森號科考船上，記錄菲律賓海如何應對不斷變化的天氣模式。 作為 海洋 科學家，我們研究海洋中的湍流混合以及產生這種湍流的颶風和其他熱帶風暴。
在我們實驗的前半部分，天空晴朗，風平浪靜。 但在下半年，三大颱風——世界這一地區的颶風——攪動了海洋。
這種轉變使我們能夠直接比較有風暴影響和沒有風暴影響的海洋運動。 我們特別有興趣了解海洋表面以下的湍流如何幫助將熱量傳遞到深海。
我們使用一種稱為微觀結構剖面儀的儀器來測量海洋湍流，該儀器可以自由落體近 1,000 英尺（300 米），並使用類似於留聲機針的探頭來測量水的湍流運動。
颶風來襲時會發生什麼
想像一下颶風經過之前的熱帶海洋。 地表是一層溫水，溫度高於 80 華氏度（27 攝氏度），被太陽加熱並延伸至地表以下約 160 英尺（50 米）。 下面是一層層較冷的水。
溫差 各層之間的水保持分離，幾乎無法相互影響。 你可以把它想像成一瓶未動搖的沙拉醬中油和醋的區別。
當颶風掠過熱帶海洋時，其強風會攪動水層之間的邊界，就像有人搖動沙拉醬瓶一樣。 在這個過程中，冷的深水從下面混合起來，溫暖的表層水向下混合。 這導致地表溫度下降，使海洋在颶風過後的幾天比平時更有效地吸收熱量。
二十多年來，科學家們 已經爭論過 颶風向下混合的溫暖海水是否會加熱洋流，從而影響全球氣候模式。 這個問題的核心是颶風是否可以將熱量抽到足夠深的地方，使其在海洋中停留多年。
這些插圖顯示了颶風經過海洋之前、期間、之後以及之後的幾個月內海洋熱量的變化。 莎莉·華納, CC BY-ND
通過分析在三場颶風前後進行的地下海洋測量，我們發現水下波浪將熱量輸送到海洋的深度大約是颶風期間直接混合的四倍。 這些由颶風本身產生的波浪將熱量輸送到足夠深的地方，以至於無法輕易釋放回大氣層。
深海熱量的影響
一旦這些熱量被大規模洋流吸收，它就可以被輸送到海洋的遙遠地方。
我們在菲律賓海研究的颱風注入的熱量可能按照目前將水從西向東輸送穿過赤道太平洋的模式流向厄瓜多爾或加利福尼亞海岸。
在這一點上，熱量可以通過以下組合混合回到表面 淺水流, 上升 和 湍流混合。 一旦熱量再次接近地表，就會使當地氣候變暖，影響生態系統。
例如，珊瑚礁對長時間的熱應激特別敏感。 厄爾尼諾事件是典型的罪魁禍首 厄瓜多爾的珊瑚白化但我們觀察到的颶風產生的多餘熱量可能會導致遠離風暴出現地點的珊瑚礁和珊瑚白化。
珊瑚礁是魚類和其他海洋生物的重要棲息地，但它們受到海洋溫度上升的威脅。 詹姆斯瓦特來自美國國家海洋和大氣局
颶風產生的多餘熱量也可能在海洋中停留數十年或更長時間而不會返回海面。 這實際上會對氣候變化產生緩解影響。
由於颶風將海洋表面的熱量重新分配到更深處，它們可以通過將熱量隔離在海洋中來幫助減緩地球大氣層的變暖。
長期以來，科學家們一直認為颶風是由海洋熱量引發並受地球氣候影響的極端事件。 我們的發現發表在《美國國家科學院院刊》上的文章通過表明相互作用是雙向的——颶風本身有能力使海洋升溫並塑造地球氣候，為這個問題增添了一個新的維度。
關於作者
諾埃爾·古鐵雷斯·布里蘇埃拉，博士。 物理海洋學候選人， 加州大學聖地亞哥分校 和 莎莉·華納，氣候科學副教授， 布蘭代斯大學
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