Ураганы могут усиливать поглощение углекислого газа океаном, показало моделирование

Учёные впервые смоделировали влияние экстремально мощных тропических циклонов на углеродный цикл океана в глобальной модели земной системы. Исследование, сосредоточенное на двух ураганах 4-й категории в Северной Атлантике, показало сложную цепочку физико-биогеохимических последствий, включая поглощение углекислого газа и масштабное цветение фитопланктона. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Чистая первичная продукция (производство биомассы) до ураганов и после первого и второго ураганов. Автор: Дэвид Нильсен

Тропические циклоны не только разрушительны на суше, но и оказывают мощное воздействие на океан. Штормовые ветра перемешивают поверхностные воды, что запускает обмен теплом и углеродом с атмосферой.

Исследователи из Института метеорологии Общества Макса Планка и Гамбургского университета впервые смогли детально представить эти взаимодействия в глобальной модели земной системы с высоким разрешением, способной воспроизводить отдельные штормы и вихри.

«Традиционные модели земной системы имеют грубое разрешение в 100–200 километров, что не позволяет реалистично воспроизводить очень интенсивные циклоны, особенно 4-й и 5-й категории, — пояснил ведущий автор исследования Дэвид Нильсен. — Используя модель ICON с горизонтальным разрешением 5 километров и включив в неё биогеохимический компонент океана HAMOCC, мы смогли увидеть циклоны 4-й категории в симуляции и изучить их влияние на углеродный цикл».

Команда исследовала два урагана в Северной Атланте со скоростью ветра более 200 км/ч, которые появились в годичной симуляции в сентябре 2020 года с разницей примерно в неделю.

Влияние на углерод и фитопланктон

Учёные показали, что ураганы вызывали немедленный выброс углекислого газа из океана в атмосферу, который был в 20–40 раз сильнее, чем в обычных погодных условиях. Однако ураганы также охлаждали поверхность океана, что увеличивало поглощение CO₂ в течение нескольких недель после прохождения шторма. В совокупности эти два противоположных эффекта — немедленный выброс и долгосрочное поглощение — привели к небольшому чистому поглощению углерода.

Ещё одним поразительным эффектом стало перемешивание верхних слоёв океана, которое подняло питательные вещества к поверхности. В ответ рост фитопланктона увеличился в десять раз. Цветение продолжалось несколько недель после прохождения ураганов и не ограничивалось их следом: местные течения, частично усиленные штормами, распределили биомассу по обширным территориям западной части Северной Атлантики.

«Было интересно узнать, что в результате ураганы также увеличили количество органического углерода, опускающегося в глубины океана, способствуя долгосрочному хранению углерода в более глубоких слоях», — сказала руководитель группы и соавтор исследования Татьяна Ильина.

Ранее учёные располагали лишь отдельными наблюдениями за этими процессами. «Однако эта симуляция позволяет нам изучить их детально и связать с глобальным масштабом, что важно, если мы хотим понять, как тропические циклоны могут реагировать на глобальное потепление и влиять на наш климат», — отметил Нильсен.

В качестве следующего шага команда планирует изучить и другие процессы километрового масштаба и их влияние на океанический углеродный цикл, например, взаимодействие штормов и океанических вихрей не только в тропиках, но и в полярных регионах.

Больше информации: David M. Nielsen et al, Resolved tropical cyclones trigger CO₂uptake and phytoplankton bloom in an Earth system model simulation, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2506103122

Источник: Max Planck Society

Это исследование подчёркивает сложность и неоднозначность влияния экстремальных погодных явлений на климатическую систему. В то время как ураганы ассоциируются с разрушениями, они также могут играть роль в естественной регуляции углерода, стимулируя продуктивность океана и способствуя его поглотительной способности. Понимание этих механизмов становится всё более критичным в условиях изменения климата, которое, как ожидается, может повлиять на частоту и интенсивность тропических циклонов.