Per la prima volta, gli scienziati hanno risolto i cicloni tropicali estremamente intensi e il loro effetto sul ciclo del carbonio oceanico in un modello globale del sistema Terra. Utilizzando come esempio due uragani di categoria 4 nel Nord Atlantico, lo studio rivela una cascata di effetti fisico-biogeochimici, tra cui l’assorbimento di anidride carbonica e la fioritura di fitoplancton su scala regionale. I risultati sono pubblicati sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences. I cicloni tropicali sono estremamente potenti: la velocità distruttiva dei venti, le raffiche violente e le intense precipitazioni lasciano segni evidenti ovunque passino. Ma hanno anche un impatto sull’oceano. Poiché le tempeste agitano la superficie dell’acqua, innescano il rimescolamento delle masse d’acqua e lo scambio di calore e carbonio con l’atmosfera.
Per la prima volta, gli scienziati del Max Planck Institute for Meteorology e dell’Università di Amburgo hanno rappresentato queste interazioni in un modello globale del sistema Terra che risolve le tempeste e i vortici, rivelando la cascata di meccanismi fisico-biogeochimici che si sviluppano in risposta ai cicloni tropicali.
“I modelli tradizionali del sistema Terra hanno una griglia di 100-200 chilometri, che non consente loro di risolvere realisticamente i cicloni tropicali molto intensi, in particolare quelli di categoria 4 e 5″, ha spiegato David Nielsen, primo autore dello studio. “Utilizzando il modello ICON con una risoluzione orizzontale di 5 chilometri e includendo la componente biogeochimica oceanica HAMOCC, abbiamo potuto osservare i cicloni tropicali di categoria 4 nella simulazione e studiarne l’impatto sul ciclo del carbonio”.
In particolare, il team ha studiato due uragani nel Nord Atlantico con velocità del vento superiori a 200km/h, che si sono verificati nella simulazione annuale a settembre 2020, a circa una settimana di distanza l’uno dall’altro.
Effetti su carbonio e fitoplancton
Gli scienziati hanno dimostrato che gli uragani hanno innescato un rilascio immediato di anidride carbonica dall’oceano nell’atmosfera, da 20 a 40 volte più intenso rispetto alle normali condizioni meteorologiche. Tuttavia, gli uragani hanno anche raffreddato la superficie oceanica, aumentando l’assorbimento di anidride carbonica per diverse settimane dopo il passaggio della tempesta. In combinazione, questi due effetti opposti – rilascio immediato e assorbimento a lungo termine – hanno prodotto un piccolo assorbimento netto.
Un altro effetto sorprendente degli uragani è stato il modo in cui hanno indotto il rimescolamento nell’oceano superiore, portando nutrienti in superficie. La crescita del fitoplancton è aumentata di dieci volte in risposta. La fioritura è durata per alcune settimane dopo il passaggio degli uragani e non si è limitata alla loro scia: le correnti locali, parzialmente intensificate dalle tempeste, hanno distribuito la biomassa su ampie zone del Nord Atlantico occidentale.
“È stato entusiasmante scoprire che, di conseguenza, gli uragani hanno anche aumentato la quantità di carbonio organico che affonda nell’oceano, contribuendo allo stoccaggio a lungo termine del carbonio negli strati oceanici più profondi“, ha affermato Tatiana Ilyina, responsabile del gruppo e coautrice dello studio.
In precedenza, gli scienziati avevano osservato alcuni di questi processi. “Tuttavia, questa simulazione ci permette di studiarli in dettaglio e di collegarli alla scala globale, il che è importante se vogliamo capire come i cicloni tropicali potrebbero reagire e influenzare il nostro clima in caso di riscaldamento globale“, ha affermato Nielsen.
Come passo successivo, il team esaminerà anche altri processi su scala chilometrica e il loro impatto sul ciclo del carbonio oceanico, come le interazioni tra tempeste e vortici oceanici, non solo ai tropici ma anche nelle regioni polari.