В начале октября 2016 года посреди Атлантического океана образовался тропический шторм по имени Николь. Он бродил в течение шести дней, достигая статуса урагана 4-й категории с мощными ветрами со скоростью 140 миль в час, прежде чем попасть в крошечный остров на Бермудских островах, с мощностью 3-ей категории.
Такие ураганы, как Николь, могут нанести значительный ущерб человеческим строениям на суше и часто навсегда изменить ее ландшафты.
Но эти мощные штормы также влияют на океан.
Ученые хорошо понимают, как ураганы воздействуют на поверхностный слой океана, зону солнечного света, где может происходить фотосинтез. Сильные ветры ураганов снизу отбрасывают холодную воду, поднимая на поверхность такие питательные вещества, как азот и фосфор, и стимулируя цветение недолговечных водорослей. Однако до недавнего времени мы мало знали о том, как ураганы обрушиваются на глубоководные районы океана.
Новое исследование урагана "Николь", проведенное исследователями Морской биологической лаборатории (МБЛ) в Вудсхоле и Бермудским институтом наук об океане (БИОС), позволило получить новое представление об этих последствиях. Николь оказала значительное влияние на углеродный цикл океана и глубоководные экосистемы, сообщает группа экспертов.
Изучение глубокого океана
С 1978 года в глубоководных районах моря Саргассо в рамках Программы океанических течений (ПООП) постоянно проводятся измерения тонущих частиц, известных как морской снег. Это самый длительный временной ряд в своем роде.
Прежде чем обрушиться на Бермудские острова, ураган "Николь" прошел прямо через объект ПЛО, примерно в 50 милях к юго-востоку от Бермудских островов. Это дало ученым уникальную возможность изучить, как ураганы воздействуют на глубоководные районы океана.
Для изучения глубоких вод океана сотрудники исследовательской лаборатории используют научное оборудование, включая осадочные ловушки, на различной глубине на швартовой линии, которая простирается от якоря весом 2000 фунтов, расположенного на морском дне (2,8 мили под поверхностью).
Основные выводы
В новом исследовании, опубликованном в "Письмах о геофизических исследованиях", ученые MBL и BIOS представляют первые прямые доказательства того, что ураганы влияют на биологический насос океана - процесс, в ходе которого живые организмы переносят углерод с поверхности океана на более глубокие слои океана и морское дно.
Высокоскоростные ветры, связанные с ураганом "Николь", вызвали интенсивное охлаждение поверхности океана и сильные течения и подводные волны, некоторые из которых продолжались более двух недель. Это значительно ускорило работу биологического насоса, поскольку течения выталкивали питательные вещества в поверхностный слой, вызывая цветение водорослей.
Затем биологический насос с наддувом быстро спускал органический материал из водорослей, вызванных ураганом, в глубоководные слои океана. Это обеспечило большой приток пищи для морской флоры и фауны в глубоководные районы океана, куда свет не доходит.
Ученые обнаружили значительное увеличение количества свежих органических веществ в осадочных ловушках на высоте 4 900 футов и 10 500 футов под поверхностью. Измерения роста водорослей на площадке OFP после прохождения урагана "Николь" были одними из самых высоких за последние 25 лет за октябрь.
"Поверхность и глубоководные слои океана действительно хорошо связаны между собой после этих мощных штормов", - пояснил Рут Педроса Памиес, биогеохимик и океанограф из Центра экосистем MBL и первый автор исследования. "Материал, который достигает этих глубин, имеет решающее значение для глубоководной океанической экосистемы."
Долгосрочные последствия
С 1980 года в пределах 186 миль от Бермудских островов прошло семь ураганов категории 3 и более. От этих ураганов пострадало в общей сложности более 32 800 квадратных миль поверхностных вод, т.е. площадь, превышающая площадь штата Мэн.
Нынешние климатические модели показывают, что интенсивность ураганов может увеличиться по мере продолжения антропогенного глобального потепления. Это может привести к расширению площади океана, нарушенного ураганами, что будет иметь последствия для биогеохимических циклов океана и глубоководных океанических экосистем.
Последний рубеж Земли
В связи с экстремальными условиями глубоководной части океана этот замечательный биом, как известно, оказался трудным для изучения учеными. Кроме того, из-за трудностей, связанных со сбором данных с судов в экстремальных погодных условиях, прямое воздействие ураганов не вполне понятно. Ловушки для выпадения осадков, подобные тем, которые используются ПНОП, имеют решающее значение для понимания их воздействия на глубоководные районы океана.
Когда в 1978 году OFP был основан, ученые могли собирать только одну чашку тонущих частиц каждые два месяца. "Теперь раз в две недели мы проводим пробоотбор с разрешением и отложениями на трех глубинах", - сказала Педроса Памиес.
С распространением нового оборудования и технологий для изучения глубоководных районов океана понимание этой последней границы наконец-то стало реальностью.