Toen orkaan Ida de Golf van Mexico binnentrok, een team van wetenschappers hield een reus nauwlettend in de gaten, langzaam kolkende plas warm water recht vooruit op zijn pad.

Dat warme zwembad, een werveling, was een waarschuwingsbord. Het was ongeveer 125 mijl (200 kilometer) breed. En het stond op het punt om Ida de powerboost te geven die het in minder dan 24 uur zou veranderen van een zwakke orkaan in de gevaarlijke categorie 4 storm die Louisiana net buiten New Orleans op 29 augustus binnensloeg. 2021.

Nick Shay, een oceanograaf aan de Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Sciences van de Universiteit van Miami, was een van die wetenschappers. Hij legt uit hoe deze wervelingen, onderdeel van wat bekend staat als de Loop Current, helpen stormen snel intensiveren tot monsterorkanen.

Hoe ontstaan ​​deze wervelingen?

De lusstroom is een belangrijk onderdeel van een grote gyre, een cirkelvormige stroom, met de klok mee draaien in de Noord-Atlantische Oceaan. Zijn kracht is gerelateerd aan de stroming van warm water uit de tropen en de Caribische Zee naar de Golf van Mexico en weer naar buiten door de Straat van Florida, tussen Florida en Cuba. Vanaf daar, het vormt de kern van de Golfstroom, die langs de oostkust naar het noorden stroomt.

In de Golf, deze stroming kan grote warme wervelingen beginnen af ​​te werpen als hij ten noorden van ongeveer de breedtegraad van Fort Myers komt, Florida. Op elk moment, er kunnen wel drie warme wervelingen in de Golf zijn. Het probleem ontstaat wanneer deze wervelingen zich vormen tijdens het orkaanseizoen. Dat kan rampzalig zijn voor kustgemeenschappen rond de Golf.

Subtropisch water heeft een andere temperatuur en zoutgehalte dan gewoon water uit de Golf, dus zijn wervelingen zijn gemakkelijk te identificeren. Ze hebben warm water aan de oppervlakte en temperaturen van 78 graden Fahrenheit (26 C) of meer in waterlagen die zich ongeveer 400 of 500 voet diep (ongeveer 120 tot 150 meter) uitstrekken. Omdat het sterke verschil in zoutgehalte vermenging en afkoeling van deze lagen verhindert, de warme wervelingen houden een aanzienlijke hoeveelheid warmte vast.

Wanneer de hitte aan het oceaanoppervlak meer dan ongeveer 78 F (26 C) is, orkanen kunnen zich vormen en intensiveren. De wervel die Ida passeerde had oppervlaktetemperaturen van meer dan 86 F (30 C).

Hoe wist je dat deze draaikolk een probleem zou worden?

We monitoren elke dag de warmte-inhoud van de oceaan vanuit de ruimte en houden de oceaandynamiek in de gaten, vooral tijdens de zomermaanden. Houd er rekening mee dat warme wervelingen in de winter ook atmosferische frontale systemen kunnen activeren, zoals de "storm van de eeuw" die in 1993 sneeuwstormen over het diepe zuiden veroorzaakte.

Om het risico te meten dat dit warmtebad vormde voor orkaan Ida, we vlogen met vliegtuigen over de draaikolk en lieten meetapparatuur vallen, inclusief zogenaamde verbruiksgoederen. Een vervangbare parachute zakt naar de oppervlakte en laat een sonde los die ongeveer 1 afdaalt. 300 tot 5, 000 voet (400 tot 1, 500 meter) onder het oppervlak. Het stuurt dan gegevens terug over de temperatuur en het zoutgehalte.

Deze werveling had warmte tot ongeveer 480 voet (ongeveer 150 meter) onder het oppervlak. Zelfs als de wind van de storm enige vermenging met koeler water aan de oppervlakte veroorzaakte, dat diepere water niet helemaal zou mengen. De wervel zou warm blijven en warmte en vocht blijven leveren.

Dat betekende dat Ida op het punt stond een enorme voorraad brandstof te krijgen.

Als warm water zo diep reikt, we beginnen de atmosferische drukdaling te zien. Het vocht wordt overgedragen, ook wel latente warmte genoemd, van de oceaan naar de atmosfeer worden ondersteund over de warme wervelingen, aangezien de wervelingen niet significant afkoelen. Terwijl deze afgifte van latente warmte doorgaat, de centrale druk blijft afnemen. Uiteindelijk zullen de oppervlaktewinden de grotere horizontale drukveranderingen over de storm voelen en beginnen te versnellen.

Dat zagen we de dag voordat orkaan Ida aan land kwam. The storm was beginning to sense that really warm water in the eddy. As the pressure keeps going down, storms get stronger and more well defined.

When I went to bed at midnight that night, the wind speeds were about 105 miles per hour. When I woke up a few hours later and checked the National Hurricane Center's update, it was 145 miles per hour, and Ida had become a major hurricane.

Is rapid intensification a new development?

We've known about this effect on hurricanes for years, but it's taken quite a while for meteorologists to pay more attention to the upper ocean heat content and its impact on rapid intensification.

1995, Hurricane Opal was a minimal tropical storm meandering in the Gulf. Unknown to forecasters at the time, a big warm eddy was in the center of the Gulf, moving about as fast as Miami traffic in rush hour, with warm water down to about 150 meters. All the meteorologists saw in the satellite data was the surface temperature, so when Opal rapidly intensified on its way to eventually hitting the Florida Panhandle, it caught a lot of people by surprise.

Vandaag, meteorologists keep a closer eye on where the pools of heat are. Not every storm has all the right conditions. Too much wind shear can tear apart a storm, but when the atmospheric conditions and ocean temperatures are extremely favorable, you can get this big change.

Hurricanes Katrina and Rita, both in 2005, had pretty much the same signature as Ida. They went over a warm eddy that was just getting ready to be shed form the Loop Current.

Hurricane Michael in 2018 didn't go over an eddy, but it went over the eddy's filament—like a tail—as it was separating from the Loop Current. Each of these storms intensified quickly before hitting land.

Natuurlijk, these warm eddies are most common right during hurricane season. You'll occasionally see this happen along the Atlantic Coast, te, but the Gulf of Mexico and the Northwest Caribbean are more contained, so when a storm intensifies there, someone is going to get hit. When it intensifies close to the coast, like Ida did, it can be disastrous for coastal inhabitants.

What does climate change have to do with it?

We know global warming is occurring, and we know that surface temperatures are warming in the Gulf of Mexico and elsewhere. When it comes to rapid intensification, echter, my view is that a lot of these thermodynamics are local. How great a role global warming plays remains unclear.

This is an area of fertile research. We have been monitoring the Gulf's ocean heat content for more than two decades. By comparing the temperature measurements we took during Ida and other hurricanes with satellite and other atmospheric data, scientists can better understand the role the oceans play in the rapid intensification of storms.

Once we have these profiles, scientists can fine-tune the computer model simulations used in forecasts to provide more detailed and accurate warnings in the futures.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.