Nieuw onderzoek onthult de oorzaak van hittegolven in de Middellandse Zee

De Middellandse Zee is bijzonder gevoelig voor mariene hittegolven – zoals de recordbrekende hittegolf van 2022, gekenmerkt door abnormaal hoge zeewatertemperaturen. Dit komt door de interactie tussen lucht-zee warmtefluxen en lokale oceanografische processen, wat aanzienlijke gevolgen heeft voor mariene ecosystemen en kustgemeenschappen.

Een nieuwe studie, geleid door CMCC, brengt de wetenschappelijke gemeenschap een stap dichter bij het identificeren van de drijvende krachten achter deze gebeurtenissen. Door meer dan honderden mariene hittegolven te analyseren, geïdentificeerd aan de hand van geavanceerde satellietgegevens en clusteringanalyse, toont de studie, gepubliceerd in Nature Geoscience, aan dat aanhoudende subtropische ruggen—waarbij warme lucht van het Afrikaanse continent naar Europa wordt geduwd, vaak informeel aangeduid als Afrikaanse anticyclonen—veel meer doen dan alleen de luchttemperaturen verhogen.

Hoewel subtropische ruggen vaak in de zomer voorkomen, ongeveer om de twee dagen, is hun persistentie wat de kritische omstandigheden voor de vorming van mariene hittegolven creëert. Tijdens het begin van een mariene hittegolf wordt de aanwezigheid van de ruggen persistent—het hogedrukgebied dat met de rug is verbonden, wordt stationair, waardoor de normale oostwaartse beweging van weersystemen wordt verstoord.

Wanneer deze ruggen zich gedurende vijf opeenvolgende dagen of langer boven het Middellandse Zeegebied vestigen, zorgen ze ervoor dat de heersende winden tot stilstand komen, waardoor de zee stopt met het afgeven van warmte en de oppervlaktewateren snel opwarmen.

“Onze studie identificeert de gunstige omstandigheden die leiden tot mariene hittegolven en onthult dat ze worden getriggerd door aanhoudende subtropische ruggen die sterke winden in het gebied verzwakken,” zegt CMCC-onderzoeker en co-auteur van de studie Ronan McAdam.

De bevindingen tonen aan dat 63,3%, 46,4% en 41,3% van de mariene hittegolven in respectievelijk de Westelijke, Centrale en Oostelijke Middellandse Zee optreden tijdens periodes met zowel subtropische ruggen als verminderde windcondities—een opmerkelijke concentratie, gezien het feit dat deze gecombineerde omstandigheden slechts voorkomen tijdens 8,6% tot 14,6% van alle zomerse dagen.

Wanneer subtropische ruggen enkele dagen aanhouden, veroorzaakt de resulterende afname van de windsnelheden een aanzienlijke vermindering van het warmteverlies van de oceaan naar de atmosfeer. Dit warmteverlies is verantwoordelijk voor meer dan 70% van de totale warmteflux in de getroffen gebieden en drijft de meeste temperatuurveranderingen in de oceaan aan.

“Het is zeer bevredigend om de mechanismen achter een fenomeen te identificeren dat we jaren hebben bestudeerd,” zegt hoofdauteur Giulia Bonino.

Bovendien onthullen waarschijnlijkheidsverhoudingen over drie clusters in de Middellandse Zee—26 gebeurtenissen in de Westelijke Middellandse Zee, 18 in de Centrale Middellandse Zee en 14 in de Oostelijke Middellandse Zee—dat wanneer een subtropische rug en zwakke winden samenkomen, de kans op de vorming van een hittegolf vier tot vijf keer groter is.

De ontdekking van deze statistische relatie biedt de basis voor nauwkeurigere voorspellingssystemen die kunnen helpen om kwetsbare mariene ecosystemen en afhankelijke industrieën te beschermen tegen toekomstige extreme gebeurtenissen. Bijvoorbeeld, in de Golf van Lion stegen de onderwatertemperaturen met bijna 7°C in slechts twee dagen tijdens de meest extreme gebeurtenissen, wat de dramatische snelheid illustreert waarmee mariene hittegolven zich kunnen ontwikkelen en de noodzaak voor nauwkeurige voorspellingen en effectieve reacties.

“Dit was een geweldige samenwerking tussen oceanografen en atmosferische wetenschappers—samen expertise en passie tellen,” merkt co-auteur Ronan McAdam op. Door de subtiliteiten van meteorologie te combineren met gegevens over de oceaan in hoge resolutie, toont het team aan dat vroegtijdige waarschuwingssystemen verder kunnen gaan dan temperatuurgrenzen om de fysica te omarmen die daadwerkelijk een gebeurtenis triggert.

Met de Middellandse Zee die sneller opwarmt dan het wereldwijde gemiddelde, is het essentieel om nauwkeurig te weten wanneer een mariene hittegolf op het punt staat toe te slaan.

“Ons werk benadrukt eerder niet-geïdentificeerde processen die essentieel zijn voor een nauwkeurige weergave van mariene hittegolven in de Middellandse Zee,” zegt McAdam. “Deze resultaten zijn cruciaal voor het verbeteren van voorspellingssystemen en modellen van het Aardse systeem, wat een belangrijke stap vertegenwoordigt naar effectieve vroegtijdige waarschuwings- en mitigatiestrategieën in het bekken.”