Wat gebeurt er in de oceaan wanneer twee cyclonen elkaar ontmoeten?

Onderzoek naar de impact van tropische cyclonen op de oceaan

In april 2021 botsten twee tropische cyclonen, Seroja en Odette, in de Indische Oceaan ten noordwesten van Australië. Onderzoekers van de Universiteit van Oldenburg hebben nu onderzocht hoe dit zeldzame fenomeen de oceaan heeft beïnvloed.

Volgens hun case study leidde deze ontmoeting tot een ongebruikelijke afkoeling van het oppervlaktewater en een abrupte verandering in de richting van de gecombineerde storm. Aangezien de frequentie en intensiteit van tropische cyclonen toeneemt als gevolg van de opwarming van de aarde, concluderen zij dat dergelijke ontmoetingen – en dus extremere lucht-zeewaterinteracties – in de toekomst vaker zouden kunnen voorkomen.

Tropische cyclonen (TC’s) zorgen niet alleen voor luchtbewegingen in de atmosfeer, maar roeren ook watermassa’s in de gebieden van de oceaan die ze doorkruisen. Wanneer twee cyclonen botsen en samensmelten, kunnen deze interacties tussen de oceaan en de atmosfeer aanzienlijk verhevigen, zoals beschreven door Prof. Dr. Oliver Wurl en Dr. Jens Meyerjürgens van de Universiteit van Oldenburg.

De onderzoekers analyseerden de ontmoeting tussen de relatief zwakke cyclonen TC Seroja en TC Odette en ontdekten effecten die anders alleen bij veel sterkere cyclonen zijn waargenomen. De studie concludeert dat deze soort convergentie – en de resulterende extreme interacties tussen lucht en zee – in de toekomst waarschijnlijk frequenter zal worden.

Om de effecten van deze ongebruikelijke ontmoeting op de oceaan te onderzoeken, combineerden Wurl en Meyerjürgens satellietgegevens en metingen van ARGO-drijvers met numerieke modellering. Deze gegevens verschaften informatie over factoren zoals zoutgehalte en watertemperaturen tussen het zeeoppervlak en diepten van maximaal 2.000 meter, evenals gegevens over verticale stroomsnelheden.

De ontmoeting tussen de twee cyclonen duurde ongeveer een week. Op 6 april kwamen ze binnen ongeveer 1.600 kilometer van elkaar. “Seroja stopte in eerste instantie de kleinere cycloon Odette en smolt vervolgens drie dagen later met haar samen,” aldus Wurl, hoofd van de onderzoeksgroep Proces- en Sensoring van Mariene Interfaces.

Na de samensmelting veranderde TC Seroja abrupt van koers met 90 graden op 9 april. “Deze reeks gebeurtenissen beïnvloedde niet alleen de weerspatronen, maar veroorzaakte ook een tot dan toe ongeobserverde interactie met de oceaan daaronder,” legt Wurl uit.

De analyse toonde aan dat de zeewatertemperaturen met 3°C daalden als gevolg van de samensmelting van de cyclonen, en dat koude watermassa’s vanuit een diepte van 200 meter omhoog werden gewerveld in een proces dat bekendstaat als “opwelling”. De afkoeling was “uitzonderlijk hoog” in verhouding tot de intensiteit van de cyclonen.

Op 11 april werden de hoogste windsnelheden van ongeveer 130 kilometer per uur bereikt, wat overeenkomt met categorie 1 op de orkaanschaal. De waargenomen afkoeling en de diepte van de opwelling waren daarentegen van een schaal die gewoonlijk wordt waargenomen bij categorie 4 of 5 orkanen.

Wurl en Meyerjürgens waren vooral verrast door de kracht van de opwelling: er waren perioden waarin de diepwatermassa’s met snelheden tot 30 meter per dag naar de zeespiegel stegen. Ter vergelijking, de typische opwaartse snelheid van de oceaan is slechts tussen 1 en 5 meter per dag.

In dit specifieke geval werd kort voordat de cyclonen samensmolten een neerwaartse snelheid van de oceaan waargenomen. “Dankzij satelliettechnologie en autonome ARGO-drijvers hebben we kunnen aantonen hoe de rotatie van de cyclonen koud water vanuit de diepten van de oceaan naar de oppervlakte transporteert,” zegt Meyerjürgens.

Hoewel ontmoetingen tussen tropische cyclonen in hun levensduur van één tot twee weken tot nu toe zeldzaam zijn geweest, voorspellen klimaatmodellen dat het aantal en de intensiteit van tropische cyclonen waarschijnlijk zullen toenemen als gevolg van de opwarming van de aarde, en daarmee ook de kans dat orkaanachtige cyclonen met elkaar in botsing komen.

Dit zou kunnen resulteren in “de meest extreme interacties tussen de oceaan en de atmosfeer,” schrijven de auteurs van het onderzoek. Het feit dat de samensmelting van twee cyclonen kan leiden tot een abrupte koerswijziging, maakt het bovendien moeilijker om te voorspellen hoe ze zich daarna zullen gedragen.

Wurl wijst ook op een andere belangrijke consequentie: “Als gevolg van de interacties van een cycloon met de oceaan en de opwelling van koud, diep water, absorbeert de oceaan extra warmte uit de lucht en transporteert deze vervolgens naar hogere breedtegraden – een cruciaal proces dat het wereldwijde klimaat beïnvloedt.”

Bovendien zetten cyclonen thermische energie om in mechanische energie, die ze vervolgens naar hogere breedtegraden transporteren tijdens hun voortgang. De twee wetenschappers zullen volgend jaar deelnemen aan een expeditie met het onderzoeksschip METEOR in de Middellandse Zee en de subtropische Atlantische Oceaan, waar ze deze interacties en de connectie met extreme weersomstandigheden verder willen onderzoeken.