Arthur, Bertha, Fran, Josephine. Ana, Joaquin, Hermine, Matthew – vart och ett kan vara ett favoritbarnsnamn. Men i själva verket är de termer för något som är långt ifrån goda nyheter:orkaner.

Alla drabbade North Carolinas kust mellan 1996 och 2016, lämnar förstörelse i deras kölvatten. Skadorna omfattade flodmynningar översvämmade med överskott av näringsämnen, leder till ökad algblomning, fiskdödar och döda zoner.

"På 20 år, kustnära North Carolina har påverkats av en kraftig ökning av antalet orkaner, samt två 500-åriga översvämningshändelser:orkanerna Floyd 1999 och Matthew 2016, sade Hans Paerl, en vetenskapsman vid University of North Carolina i Chapel Hill. "Men trenden är inte begränsad till North Carolina. Den sträcker sig över hela USA:s nordatlantiska och Stilla havets bassänger."

North Carolinas orkaner, inklusive Harvey, Irma och Maria 2017, sannolikt återspeglar en total ökning av kategori 2 och högre stormar, uppger Paerl och kollegor i en nyligen publicerad artikel i tidskriften Biogeochemistry.

Stormvarning:Neuse Rivers mynning i North Carolina

Forskarna satte sig för att krönika hur två decennier av orkaner har påverkat den näst största flodmynningen i USA:North Carolinas Neuse River, som rinner ut i Pamlico Sound. National Science Foundation (NSF) stödde forskningen genom sina program för biologisk oceanografi och kemisk oceanografi, inklusive ett snabbinsatsbidrag som tilldelades efter orkanen Matthew 2016.

"En manifestation av klimatförändringar kan vara en högre frekvens av stormar, sa David Garrison, en programdirektör vid NSF:s avdelning för havsvetenskaper. "Denna studie ger värdefulla insikter om hur kustnära flodmynningar kommer att påverkas."

Lade till Paerl, "Att förstå hur en ökning av extrema händelser som orkaner påverkar kustnära ekosystem är avgörande för att förbereda sig för en stormigare framtid."

Tillsammans med vetenskapsmannen Christopher Osburn vid North Carolina State University och andra kollegor, Paerl använde en långtidsuppsättning för att ta reda på hur orkaner har påverkat flödet av näringsämnen till Neuse Rivers mynning och Pamlico Sound. Teamet spårade förändringar i populationer av växtplankton - basen av näringsväven - och i fiskemiljöer.

Långtidsobservationer behövs

Sedan 1994, Neusefloden har varit platsen för en långsiktig bedömning av vattenkvalitet och livsmiljöer:Neuse River Estuary Modeling and Monitoring Program. År 2000, forskare utökade forskningen, placera sensorer på färjor som korsar Pamlico Sound. Dessa projekt, sa Paerl, "tillhandahöll baslinjedata mot vilka vi bedömde kortsiktiga [två veckor] och långsiktiga [flera månader] förändringar som resulterade från orkaner."

Effekterna på kustvattendelar var tydliga från satellitbilder som tagits före och efter stormarnas passage, enligt Paerl.

Effekterna inkluderade ökat sötvattenflöde, översvämning och erosion, och enorma tillförsel av näringsämnen och organiskt material från våtmarker och myrar. Organiskt material omfattar allt från gräsklipp, löv, majsstjälkar och halm till gödsel, slam, trä och livsmedelsavfall.

Orkaner, kustnära döda zoner och klimat

Organiskt material som sköljer in i Neuseflodens mynning omvandlas till koldioxid (CO2) av bakterier, släpps sedan ut i atmosfären. Under orkanen Irene 2011, en kategori 2 storm, lika mycket CO2 släpptes ut i atmosfären som tas upp varje år av Pamlico Sounds växtplankton.

"Orkaner leder till stora utsläpp av näringsämnen och organiskt material från vattendelar, " säger Paerl. "Dessa näringsämnen shuntas sedan till kustvatten, att förändra kustekosystemens biogeokemi."

Högre nivåer av näringsämnen ledde till algblomning och bottenvatten med låg syrehalt i Neuse Rivers mynning och Pamlico Sound. Fisk och skaldjur som dör ut signalerade att döda zoner utvecklades.

"Stora mängder översvämningsvatten och organiskt material skapade bränsle för att utveckla "döda zoner" i hela mynningen, " sade Paerl. "I utsläppen efter orkanerna Floyd och Matthew, dessa döda zoner växte sig tillräckligt stora för att påverka skaldjurs- och finfisklivsmiljöer i flera kilometer." Fiskdöden varade i månader.

Förstå hur kustnära ekosystem reagerar på orkaner och andra stora stormar, inklusive norra påsk och kraftiga åskväder, sa Paerl, "är viktigt i en tid då sådana extrema väderhändelser blir mer frekventa och intensiva."

Den här stora bilden av orkanernas effekter på flodmynningar indikerar också att den ökade koldioxidutsläppen i kustvattnen kan ha en effekt på klimatet. "Effekterna av dessa sällsynta men betydande pulser av näringsämnen i känsliga kustekosystem har varit mestadels okända, sa Paerl.

Ophelia och Beryl, Earl och Ernesto:orkaner som har drabbat North Carolinas kust sedan 2005. Vad kommer nästa orkaner att heta? Och hur kommer Neuse Rivers mynning och Pamlico Sound – och marina ekosystem upp och ner för den amerikanska östkusten – att klara stormarna? Paerl, Osburn och andra forskare slingrar sig genom miles av orkanskräp för att avslöja svaren.