Tropiska cykloner, även känd som orkaner och tyfoner, är meteorologiska fenomen som uppstår över tropiska och subtropiska hav som upplever lågt atmosfärstryck, där vattenånga från de varma haven kondenseras för att producera spiralformade molnformationer hundratals meter breda. Det resulterande kraftiga regnet och vindhastigheter som överstiger 74 miles per timme kan orsaka förödelse för samhällen i deras väg när dessa tropiska stormar gör land.
Men tropiska cykloner har också tydliga effekter på det marina riket. Ny forskning, publicerad i Frontiers in Marine Science , har undersökt sambandet mellan dessa händelser och primär produktivitet i våra hav.
Wen Yang, från East China Normal University, och kollegor fokuserade specifikt på Östkinesiska havet, Stilla havet, för att avgöra hur kretsloppet av syre och näringsämnen påverkas när en tropisk storm passerar genom regionen. Ungefär 46 % av de tropiska cyklonerna i Östkinesiska havet landar längs landets östkust.
Denna studie bygger på principen om havsstörningar som uppmuntrar vertikal och lateral blandning av havsvatten, vilket innebär att djupare lager blir bättre syresatta och näringsämnen tillförs en bredare yta för primärproducenter att frodas.
Medan det förra scenariot hjälper till att lindra syrebrist och anoxi med djup, betyder det senare att mer syre förbrukas i metaboliska processer för överlevnad och reproduktion. Därför försökte forskargruppen identifiera om tropiska cykloner har en netto positiv eller negativ inverkan på syresättningen i havet.
Genom att kombinera information om tropisk cyklonspår och hastighet från tidigare händelser med satellitobservationer av havsvattenfärgen för att mäta klorofyllkoncentrationen (därför uppskattar ytproduktiviteten för fytoplankton) och beräkningssimuleringar, identifierade forskarna förändringar i budgeten för löst syre.
Ytklorofylldata visade höga koncentrationer post-tropisk cyklon, men med tydliga förändringar i koncentration, läge och djup mellan åren. Detta undersöktes ytterligare genom modellering för att kompensera för molntäcke under cykloner som stör satellitbilder, där forskarna identifierade två stadier i klorofyllkoncentrationsförändringar.
Före en cyklon skedde en märkbar och snabb minskning av klorofyll, innan den ökade i offshoreområden efter att den tropiska stormen passerade. I det andra steget sjönk de höga klorofyllkoncentrationerna till havs inom 4–5 dagar efter händelsen, men en gradvis ökning nära kusten, särskilt utanför Changjiangs mynning. Därför är högre klorofyllkoncentrationer efter en tropisk storm ett tecken på ökad produktivitet och förbrukning av löst syre.
För Östkinesiska havet fann de att nyckelfaktorerna som påverkade syresättning och primär produktivitet var cyklonintensitet (som visar ett linjärt samband), kombinerat med avståndet mellan tyfonens bana och flodmynningen Changjiang. Dessa resulterade i positiva förändringar i syreflödet mellan atmosfären och havsytan, transport av syre med vattenrörelser och hastigheten för syreförbrukningen vid nedbrytning av organiskt material.
För deras studieperiod 2011 till 2020 ökade den modellbaserade syrebudgeten för havet efter passagen av flera tropiska cykloner (vanligtvis fem per år), vilket tyder på att det i slutändan finns en nettovinst av syre till havet under dessa händelser. Följaktligen finns det en positiv nettoeffekt på marina trofiska nät och ekosystemfunktion som helhet.
Denna forskning är betydande eftersom den positiva nettoeffekten av tropiska cykloner på syresättningen av havet innebär att den är en viktig motvikt till problem med deoxygenering och hypoxi (syrekoncentration <2 mg/l) i världens hav, förvärrat av antropogena aktiviteter.
När klimatförändringarna fortsätter kommer marina värmeböljor sannolikt att utlösa fler av dessa klimatologiska händelser. Som sådan resulterar tropiska cykloner i en paradoxal situation – även om det kan bli förödande konsekvenser på land, kan det marina riket mycket väl frodas som ett resultat.
Mer information: Wen Yang et al, Effekter av tyfoner på primärproduktion och löst syre i Östkinesiska havet, Frontiers in Marine Science (2024). DOI:10.3389/fmars.2024.1376432
Journalinformation: Frontiers in Marine Science
© 2024 Science X Network
