Trooppiset hirmumyrskyt

monet hypoteesit, jotka koskevat syitä siirtyä tasaiseen ilmastoon, keskittyvät meren kykyyn kuljettaa lämpöä korkeille leveysasteille. Jos valtameri pystyisi kuljettamaan enemmän lämpöä tropiikista navoille, niin korkeilla leveysasteilla lämpötila nousisi, kun taas matalilla leveysasteilla lämpötila pysyisi suunnilleen samoissa lukemissa. Kerry Emanuelin (2002) mukaan theoceassa tapahtuva vertikaalisen sekoittumisen määrä säätelee valtamerien lämmönkuljetuksen suuruutta. Jos sekoittuminen siis lisääntyisi, meri kuljettaisi enemmän lämpöä pohjoisille leveysasteille. Tämän vuoksi Emanuel arvelee, että tiheämmät trooppiset hirmumyrskyt olisivat voineet suurentaa sekoittumisen niin suureksi, että se olisi aiheuttanut tasaisemman ilmaston.

trooppiset hirmumyrskyt aiheuttavat meressä pystysuoraa sekoittumista. (Kuva National Park Service)

tutkijat ovat havainneet, että hurrikaanit aiheuttavat meressä turbulenssia ja sen seurauksena sekoittavat eri vesikerroksia (Emanuel, 2002). Jos siis jokin mekanismi aiheuttaisi lisää hurrikaaneja, meri sekoittuisi tiheämmin.Paleoseenin ja Eoseenin termisen maksimin aikana kasvihuonekaasujen pitoisuudet olivat nykyistä korkeampia (Sluijs, 2006). Nämä kaasut olisivat voineet pakottaa lämpötilan kohoamaan, haihtumista olisi tapahtunut enemmän ja vesihöyryn määrä ilmassa olisi lisääntynyt. Sekä lämpötilan nousu että kosteuden lisääntyminen ilmakehässä edistäisivät trooppisten hirmumyrskyjen muodostumista. Tämä kehitys saisi valtameret sekoittumaan enemmän ja lisäisi valtamerien lämmönsiirtoa termohaliinikiertoon (THC), joka on valtamerten tiheysgradienttien ajama laajamittainen kierto.

miksi THC toisi lämmintä vettä navoille? Tiheyserot ohjaavat verenkiertoa. Mitä kylmempää ja suolaisempaa vesi on, sitä tiheämpää se on. Koska densefluid asettuu tasapainotilaan alle toisen nesteen, joka on vähemmän tiheä, kylmä ja suolainen vesi haluaa vajota meren pohjaan, kun taas lämmin, makea vesi haluaa nousta pinnalle. Ajattele öljyä ja vettä. Jos ne sekoitetaan yhteen astiassa, öljy lopulta kelluu pinnalle, kun taas vesi vajoaa pohjaan, koska se on tiheämpää kuin öljy. Tämä prosessi selittää perusteet THC: lle. Kylmä, suolainen vesi vajoaa meren pohjaan Pohjois-Atlantin valtameressä. Koska tämä vesi tyhjenee jonkin tilan pinnalla, niin etelästä tulevan veden täytyy liikkua ylös meren pintaa pitkin, jotta se voisi tapahtua.Samoin tämä etelästä tuleva vesi on korvattava, joten valtameren syvyyksistä tuleva vesi nousee tropiikissa pintaan ja lämpenee sitä mukaa kuin se pääsee pinnalle. Koska vesi on silloin lämmintä, se voi kellua sen alapuolella olevien kylmempien kerrosten päällä, kunnes se saavuttaa Pohjois-Atlantin, kylmenee jälleen ja vajoaa kiertokulun käynnistämiseksi uudelleen.

Termohaliinikierto johtuu tiheyseroista. (Kuva National Environmental Satellite, Data, and Information Service)

trooppisten hirmumyrskyjen aiheuttama vertikaalinen sekoittuminen tropiikissa voi vaikuttaa THC: hen ja lisätä meren lämmön kuljetusta, koska se jakaa vettä uudelleen tavalla, joka johtaa siihen, että kylmä, suolainen vesi on lämpimän ja makean veden päällä. Tässä tilanteessa vesi haluaa järjestää uudelleenlämmön hajauttamiseksi lämpimästä vedestä syvyydessä ja jotta tämä vähemmän tiheä vesi palaisi tiheämmän, kylmän veden päälle. Lisäksi sekoittumisen vuoksi trooppisia sykloneja seuraa usein meren pinnalla kylmyyshavaintoja, eli syvältä valtamereltä nousee pintaan laikkuja kylmää vettä. Jotta päästäisiin takaisin normaaliolosuhteisiin, meren pinnalta on tultava lämpöä nettomääräisesti, ja tätä tulvaa on tasapainotettava merentutkimuslaitoksen pitkällä aikavälillä tekemällä sivusuuntaisella viennillä (Emanuel, 2002). Seuraava yhtälö selittää tämän vertikaalisen sekoittumisen ja lateraalisen lämpövuon välisen korrelaation:

F ~ P2/3B2/3

missä F on meren lateraalinen lämpövuo, P on pystysuuntaisessa sekoittumisessa käytetty teho ja B on meren pinnan kelluvuusgradientti kokonaisuudessaan. Sekoittuessa kelluvuusgradientti kasvaa. Siksi myös sivusuuntainen lämpövirta kasvaa. Tämä merkitsee sitä, että sekoittaminen edistää lämmön virtausta tropiikista napoihin meren pintaa pitkin, jotta vesi jakaantuu sopivasti sen tiheyden mukaan. Jos siis trooppisten hirmumyrskyjen esiintymistiheys lisääntyisi, myös sekoittuminen lisääntyisi, ja korkeille leveysasteille yltäisi paljon enemmän lämpöä. Tämä skenaario voisi johtaa tasapuolisen ilmaston muodostumiseen.

Hurrikaani Bonnie jätti kylmän veden vanavedessä vuonna 1998. (Image courtesy ofnasa)

tämä teoria näyttää sitten olevan uskottava selitys yhtäläisille ilmastoille. Se selittää, miten korkeat leveysasteet lämpenivät, kun taas matalat leveysasteet eivät muuttuneet rajusti. Sen mukaan trooppiset syklonit aiheuttivat enemmän pystysuuntaista sekoittumista, mikä lisäsi sivusuuntaista lämpövirtaa kohti napoja. Tämä suurempi lämpövirta lämmitti napoja vaikuttamatta tropiikin lämpötilaan. Niin kauan kuin alkuperäinen oletus, että trooppiset syklonit lisäisivät vertikaalista sekoittumista, pitää paikkansa, Emanuelin teoria näyttää tarjoavan järkevän selityksen eoseenin tasaiselle ilmastolle.

tämän teorian jatkotutkimukset kuitenkin paljastavat, ettei Emmanuelin teoria kuvaa tarkasti trooppisten syklonien tapaa vaikuttaa ilmastoon. Vaikka syklonit lisäävät OHT: ta, lämpö ei yllä napoihin, ja siksi näyttää epätodennäköiseltä, että trooppiset syklonit olisivat aiheuttaneet napojen oleellisen lämpenemisen (Sriver ja Huber, 2007). Lisäksi Jansenin ja Ferrarin työ paljastaa, että trooppiset hirmumyrskyt aiheuttavat itse asiassa jonkin verran lämpöä virtaamaan kohti päiväntasaajaa ja vähentävät napoja kohti virtaavaa määrää (2009). Lisätietoja näistä muista tutkimuksista löydät täältä.