När orkanen Ida begav sig in i Mexikanska golfen, ett team av forskare tittade noga på en jätte, långsamt virvlande pool av varmt vatten direkt framåt i sin väg.

Den varma poolen, en virvel, var en varningstecken. Det var cirka 200 mil över. Och det var på väg att ge Ida kraftförstärkningen som på mindre än 24 timmar skulle göra den från en svag orkan till den farliga kategori 4 -stormen som slog in i Louisiana strax utanför New Orleans den 29 augusti, 2021.

Nick Shay, en oceanograf vid University of Miami Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Sciences, var en av dessa forskare. Han förklarar hur dessa virvlar, del av det som kallas Loop Current, hjälp stormar snabbt intensifieras till monster orkaner.

Hur bildas dessa virvlar?

Slingströmmen är en nyckelkomponent i en stor gyre, en cirkulär ström, roterar medurs i Nordatlanten. Dess styrka är relaterad till flödet av varmt vatten från tropikerna och Karibiska havet till Mexikanska golfen och ut igen genom Floridasundet, mellan Florida och Kuba. Därifrån, den utgör kärnan i Golfströmmen, som flyter norrut längs östra kusten.

I viken, den här strömmen kan börja kasta stora varma virvlar när det kommer norr om ungefär Fort Myers breddgrad, Florida. När som helst, det kan vara så många som tre varma virvlar i viken. Problemet kommer när dessa virvlar bildas under orkansäsongen. Det kan innebära katastrof för kustsamhällen runt viken.

Subtropiskt vatten har en annan temperatur och salthalt än vanligt vatten vid viken, så dess virvlar är lätta att identifiera. De har varmt vatten vid ytan och temperaturer på 78 grader Fahrenheit (26 C) eller mer i vattenlager som sträcker sig cirka 400 eller 500 fot djupa (cirka 120 till 150 meter). Eftersom den starka salthaltskillnaden hämmar blandning och kylning av dessa lager, de varma virvlarna behåller en avsevärd mängd värme.

När värmen vid havsytan är över cirka 26 ° C, orkaner kan bildas och intensifieras. Virveln som Ida passerade över hade yttemperaturer över 86 F (30 C).

Hur visste du att den här virveln skulle bli ett problem?

Vi övervakar havsvärmeinnehållet från rymden varje dag och håller ett öga på havsdynamiken, särskilt under sommarmånaderna. Tänk på att varma virvlar på vintern också kan stimulera atmosfäriska frontsystem, till exempel "århundradets storm" som orsakade snöstormar över djupa söder 1993.

För att mäta risken med denna värmepool för orkanen Ida, vi flög flygplan över virveln och tappade mätinstrument, inklusive vad som kallas utgifter. En expanderbar fallskärm ner till ytan och släpper ut en sond som sjunker cirka 1, 300 till 5, 000 fot (400 till 1, 500 meter) under ytan. Den skickar sedan tillbaka data om temperatur och salthalt.

Denna virvel hade värme ner till cirka 480 fot (cirka 150 meter) under ytan. Även om stormens vind orsakade en viss blandning med kallare vatten vid ytan, att djupare vatten inte skulle blandas hela vägen ner. Virveln skulle hålla sig varm och fortsätta att ge värme och fukt.

Det innebar att Ida skulle få en enorm bränsleförsörjning.

När varmt vatten sträcker sig djupt så, vi börjar se det atmosfäriska tryckfallet. Fuktöverföringen, kallas även latent värme, från havet till atmosfären upprätthålls över de varma virvlarna eftersom virvlarna inte kyls avsevärt. När denna frigörelse av latent värme fortsätter, det centrala trycket fortsätter att minska. Så småningom kommer ytvindarna att känna de större horisontella tryckförändringarna över stormen och börja påskynda.

Det var vad vi såg dagen innan orkanen Ida landade. Stormen började känna det riktigt varma vattnet i virveln. När trycket fortsätter att sjunka, storms get stronger and more well defined.

When I went to bed at midnight that night, the wind speeds were about 105 miles per hour. When I woke up a few hours later and checked the National Hurricane Center's update, it was 145 miles per hour, and Ida had become a major hurricane.

Is rapid intensification a new development?

We've known about this effect on hurricanes for years, but it's taken quite a while for meteorologists to pay more attention to the upper ocean heat content and its impact on rapid intensification.

In 1995, Hurricane Opal was a minimal tropical storm meandering in the Gulf. Unknown to forecasters at the time, a big warm eddy was in the center of the Gulf, moving about as fast as Miami traffic in rush hour, with warm water down to about 150 meters. All the meteorologists saw in the satellite data was the surface temperature, so when Opal rapidly intensified on its way to eventually hitting the Florida Panhandle, it caught a lot of people by surprise.

I dag, meteorologists keep a closer eye on where the pools of heat are. Not every storm has all the right conditions. Too much wind shear can tear apart a storm, but when the atmospheric conditions and ocean temperatures are extremely favorable, you can get this big change.

Hurricanes Katrina and Rita, both in 2005, had pretty much the same signature as Ida. They went over a warm eddy that was just getting ready to be shed form the Loop Current.

Hurricane Michael in 2018 didn't go over an eddy, but it went over the eddy's filament—like a tail—as it was separating from the Loop Current. Each of these storms intensified quickly before hitting land.

Självklart, these warm eddies are most common right during hurricane season. You'll occasionally see this happen along the Atlantic Coast, för, but the Gulf of Mexico and the Northwest Caribbean are more contained, so when a storm intensifies there, someone is going to get hit. When it intensifies close to the coast, like Ida did, it can be disastrous for coastal inhabitants.

What does climate change have to do with it?

We know global warming is occurring, and we know that surface temperatures are warming in the Gulf of Mexico and elsewhere. When it comes to rapid intensification, dock, my view is that a lot of these thermodynamics are local. How great a role global warming plays remains unclear.

This is an area of fertile research. We have been monitoring the Gulf's ocean heat content for more than two decades. By comparing the temperature measurements we took during Ida and other hurricanes with satellite and other atmospheric data, scientists can better understand the role the oceans play in the rapid intensification of storms.

Once we have these profiles, scientists can fine-tune the computer model simulations used in forecasts to provide more detailed and accurate warnings in the futures.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.