Studie: Intensität tropischer Wirbelstürme wird durch zunehmende Tiefe der ozeanischen Mischschicht verstärkt

Tropische Wirbelstürme können schwerwiegende Folgen für die Meeres- und Landumwelt sowie für die Organismen und Gemeinschaften haben, die sie bewohnen. In den Ozeanen kann es zu Veränderungen der Meeresoberflächentemperatur kommen, die biologische Prozesse und lebensfreundliche Bedingungen stören, Oberflächenalgen und andere Primärproduzenten zerstören, was sich auf komplexe marine Nahrungsketten auswirkt und Korallenriffe schädigt. An Land können schwere Regenfälle, starke Winde und Sturmfluten zu erheblichen Schäden an Eigentum und Infrastruktur sowie zum Verlust von Menschenleben führen.

Diese Naturphänomene werden durch warmes Oberflächenwasser angetrieben, da der aufsteigende Wasserdampf zur Kondensation von Wassertropfen und damit zur Wolkenbildung und Regen führt. Dadurch wird Wärme freigesetzt, die die Atmosphäre weiter erwärmt und die Luft weiter aufsteigen lässt, wodurch kühlere Luft zur Basis gelangt, was wir als starke Winde erleben. Wenn tropische Wirbelstürme über Land ziehen, verlieren sie daher diese anfängliche Energiequelle und lösen sich schließlich auf.

Daher ist die Oberflächenschicht des Ozeans besonders wichtig. Neuere Forschungen veröffentlicht In Grenzen der Meereswissenschaften hat untersucht, wie sich die Tiefe der Mischschicht (die tiefste Schicht, die von Oberflächenturbulenzen beeinflusst wird und die kühleren Tiefen des Ozeans von atmosphärischen Wechselwirkungen trennt) auf die Meerestemperaturen und in der Folge auf die Bildung tropischer Wirbelstürme auswirkt.

Zu diesem Zweck verwendeten Yalan Zhang von der National University of Defense Technology in China und seine Kollegen Modelle, um den Einfluss unterschiedlicher Tiefen der ozeanischen Mischschicht (2 m, 5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 50 m und 100 m) auf tropische Wirbelstürme im westlichen Nordpazifik über vier Tage hinweg sowohl ein- als auch dreidimensionaler Natur zu simulieren. Der erste Modelltyp konzentriert sich hauptsächlich auf den Einfluss der Tiefe, während der zweite Wärme, Salzgehalt und Wassermassenbewegung (zum Beispiel Auftrieb) einbezieht.

Die Forscher fanden heraus, dass die Tiefe der ozeanischen Mischschicht nur einen geringen Einfluss auf die Bahn des tropischen Wirbelsturms hat. Eine geringere Tiefe der ozeanischen Mischschicht führt zu langsameren Bewegungsgeschwindigkeiten, die das Zentrum des tropischen Sturms verschieben. Sie entdeckten jedoch einen größeren Einfluss auf die Größe und Intensität des Ereignisses, das seinen Höhepunkt 72 bis 84 Stunden nach Beginn erreichte.

Wichtig ist, dass dies nur bis zu einer Wassertiefe von 15 m der Fall ist. Danach hat die Tiefe der ozeanischen Mischschicht vor dem tropischen Wirbelsturm nur noch geringen Einfluss auf die Zerstörungskraft des Ereignisses. Das Zerstörungspotenzial stieg um 325,2 %, als die ozeanische Mischschicht eine Tiefe von 5 m erreichte, und sank bei 15 m auf 50 % und in den darauffolgenden Tiefen auf unter 15 %.

Dies liegt daran, dass Oberflächenwinde kaltes Wasser aus der Tiefe der ozeanischen Mischschicht heranbringen, wenn diese flacher als 15 m ist, was die Temperatur des oberen Ozeans senkt. Tatsächlich gehen die Wissenschaftler davon aus, dass 75 bis 90 % der Abkühlung der Meeresoberfläche auf Turbulenzen durch windbedingte vertikale Scherung (die Änderung von Windgeschwindigkeit und -richtung mit der Höhe) zurückzuführen sind.

Über diesen Schwellenwert von 15 m hinaus nimmt jedoch die Wirkung der Oberflächenwinde auf die Abkühlung der Meeresoberflächentemperatur ab, wenn die Tiefe der ozeanischen Mischschicht zunimmt. Dies führt zu steigenden Oberflächentemperaturen unterhalb der tropischen Wirbelstürme und fördert somit deren Entwicklung.

Darüber hinaus kann der Durchzug mehrerer tropischer Wirbelstürme durch dasselbe Gebiet zu einer Vertiefung der Mischschicht im Ozean führen, was ihre künftige Aktivität in dieser Region verringern könnte. Die dafür erforderlichen Zeitspannen zwischen den Ereignissen werden jedoch noch untersucht.

Diese Forschung ist von Bedeutung, da die globale Erwärmung aufgrund der steigenden Meeresoberflächentemperaturen wahrscheinlich zu einer verstärkten Häufigkeit tropischer Wirbelstürme führen wird. Die Rolle der Tiefe der ozeanischen Mischschicht bei der Modulation dieser Wirbelstürme ist daher von größter Bedeutung, um diese Phänomene des Meeresbereichs zu verstehen und es der Bevölkerung zu ermöglichen, ihren verheerenden Auswirkungen in gefährdeten Regionen entgegenzuwirken.

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