Un modelo global del sistema terrestre resuelve tormentas y remolinos
Por primera vez, los científicos han resuelto ciclones tropicales extremadamente intensos y su efecto sobre el ciclo del carbono oceánico en un modelo global del sistema terrestre.
Utilizando como ejemplos dos huracanes de categoría 4 en el Atlántico Norte, el estudio revela una cascada de efectos físico-biogeoquímicos, que incluyen la absorción de dióxido de carbono y la proliferación de fitoplancton a escala regional.
Los ciclones tropicales son enormemente poderosos: sus destructivos vientos, sus violentas ráfagas y sus intensas lluvias dejan huellas visibles dondequiera que pasan. También afectan al océano. Debido a que las tormentas agitan la superficie del agua, provocan la mezcla de masas de agua, así como el intercambio de calor y carbono con la atmósfera.
Por primera vez, científicos del Instituto Max Planck de Meteorología y de la Universidad de Hamburgo han representado estas interacciones en un modelo global del sistema terrestre que resuelve tormentas y remolinos, revelando la cascada de mecanismos físico-biogeoquímicos que se despliegan en respuesta a los ciclones tropicales.
"Los modelos tradicionales del sistema terrestre tienen un espaciado de cuadrícula aproximado de 100 a 200 kilómetros, lo que no les permite resolver de manera realista ciclones tropicales muy intensos, especialmente ciclones de categorías 4 y 5", explicó David Nielsen, primer autor del estudio.
“Utilizando el modelo ICON con una resolución horizontal de 5 kilómetros e incluyendo el componente de biogeoquímica oceánica HAMOCC, pudimos ver en la simulación ciclones tropicales de categoría 4 y estudiar su impacto en el ciclo del carbono”.
En concreto, el equipo investigó dos huracanes en el Atlántico Norte con velocidades de viento superiores a 200 kilómetros por hora, que aparecieron en la simulación de un año en septiembre de 2020, con una semana de diferencia.
Efectos sobre el carbono y el fitoplancton
Los científicos demostraron que los huracanes provocaron una liberación inmediata de dióxido de carbono del océano a la atmósfera, de 20 a 40 veces mayor que en condiciones climáticas normales.
Sin embargo, los huracanes también enfriaron la superficie del océano, aumentando la absorción de dióxido de carbono durante varias semanas después del paso de la tormenta. En conjunto, estos dos efectos opuestos —liberación inmediata y absorción a largo plazo— resultaron en una pequeña absorción neta.
Otro sorprendente efecto de los huracanes fue la mezcla que indujeron en la capa superior del océano, llevando nutrientes a la superficie. En respuesta, el crecimiento del fitoplancton se multiplicó por diez. La floración duró algunas semanas después del paso de los huracanes y no se limitó a su estela: las corrientes locales, parcialmente intensificadas por las tormentas, distribuyeron la biomasa por grandes partes del Atlántico Norte occidental.
"Fue emocionante saber que, como consecuencia, los huracanes también aumentaron la cantidad de carbono orgánico que se hunde en el océano, contribuyendo al almacenamiento a largo plazo de carbono en capas oceánicas más profundas", dijo Tatiana Ilyina, líder del grupo y coautora del estudio.
Anteriormente, los científicos habían observado algunos de estos procesos. "Sin embargo, esta simulación nos permite estudiarlos en detalle y vincularlos a escala global, lo cual es importante para comprender cómo los ciclones tropicales podrían responder e impactar nuestro clima ante el calentamiento global", afirmó Nielsen.
Como próximo paso, el equipo también analizará otros procesos a escala kilométrica y su impacto en el ciclo del carbono oceánico, como las interacciones entre tormentas y remolinos oceánicos, no sólo en los trópicos sino también en las regiones polares.
Los resultados se publican en Proceedings of the National Academy of Sciences: Resolved tropical cyclones trigger CO2 uptake and phytoplankton bloom in an Earth system model simulation
