Na de woede: Orkanen kunnen blijvende sporen achterlaten in de diepe oceaan

De impact van orkanen op de oceaan

De effecten van orkanen wanneer ze over land trekken of invloed uitoefenen op schepen of olieboorplatforms zijn goed begrepen. Maar deze enorme cyclonen roeren ook de oceaan op, met gevolgen die relatief onbekend en moeilijk te bestuderen zijn.

Een unieke, onderwater experimentele platform dat aan de bodem van de Sargassozee is verankerd, ongeveer 75 kilometer ten zuidoosten van Bermuda, verandert dat. Met verzamelpunten op toenemende diepten langs de verankeringlijn, verzamelen de vallen constant de zinkende deeltjes van sediment, microplankton schelpen, detritus en verontreinigingen die de diepe oceaan in drijven. Elke twee weken wordt er monsters genomen om bijna vijf decennia lang veranderingen in het milieu vast te leggen.

Dit verankerde observatorium, beheerd door het Oceanic Flux Program (OFP) van het Marine Biological Laboratory (MBL), heeft nu gedetailleerde gegevens geleverd die voor het eerst aantonen hoeveel impact orkanen kunnen hebben op deze diepe omgeving.

Een team onder leiding van MBL-assistent onderzoeker Rut Pedrosa-Pamies bestudeerde de sedimenten die de orkanen Fabian (2003) en Igor (2010) van het Bermuda-koolstofplatform—een ondiepe rifrefuge voor zeedieren—naar de diepe oceaan transporteerden. Ze ontdekten significante effecten die weken aanhielden.

Hun gegevens zijn gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research—Oceans. Orkaan Fabian bracht in slechts twee weken evenveel sediment naar de diepe oceaan als normaal gesproken een heel jaar zou kosten om te accumuleren. Deze sedimenten—rijk aan koolstof en gevormd in het bloeiende ecosysteem op rifplatforms—hebben grote effecten op het oceaanmilieu.

Als ze begraven worden in diepe sedimenten, kunnen ze koolstof voor duizenden jaren opslaan. Ze kunnen ook een bufferende werking bieden om de verzuring van de oceaan tegen te gaan, een gevolg van stijgende atmosferische CO2-concentraties.

“Dit is de eerste keer dat een studie, in bijna real-time, dit orkaan-geïnduceerde transport van een ondiep koolstofplatform naar de diepe oceaan heeft aangetoond,” zegt Pedrosa-Pamies. “En het is niet alleen koolstof; een orkaan transporteert ook veel andere materialen zoals fosfor, lithogene mineralen en verontreinigingen zoals lood.”

Onderzoek naar de effecten van orkanen op diepzeesediment

“Ik ben al lange tijd geïnteresseerd in extreme weersomstandigheden,” zegt Pedrosa-Pamies. “Wanneer een orkaan voorbij trekt, is er een opwelling van koude, voedingsrijke wateren” die bacteriën en plankton in de bovenste lagen van de oceaan voeden, wat hun productiviteit stimuleert.

Maar hoe orkanen de diepe oceaanwaterkolom rondom ondiepe rif gebieden kunnen beïnvloeden, is niet goed bestudeerd. Het team ontdekte ook dat “niet alle orkanen dezelfde reactie zullen uitlokken,” zegt ze. “Het hangt sterk af van de oceaDiepte van het gebied, de omstandigheden in de bovenste oceaan, de kenmerken van de orkaan, enzovoort.” In tegenstelling tot Fabian, bleven de koolstofdeeltjes die door orkaan Igor werden opgeworpen, enkele weken in suspensie.

“Dat is een belangrijke bevinding, omdat het bewijst dat deeltjes die worden opgeworpen door deze extreme weersomstandigheden lang in het ecosysteem en de waterkolom kunnen blijven,” zegt Pedrosa-Pamies. “En ik ben er zeker van dat dit implicaties heeft voor het microbioom op verschillende waterdiepten, en ook in termen van sedimentatiesnelheden en hoe de deeltjes zich aggregeren.”

Ondiepe rifgebieden zijn over de hele wereld verspreid en in de loop van de tijd bouwen ze uitgebreide platforms van koolstof op. Deze platforms spelen een belangrijke rol in sedimentaire processen van de oceaan en de koolstofcyclus, aldus Pedrosa-Pamies. Ze vertegenwoordigen naar schatting de helft van alle ondiepe koolstofproductie en meer dan een kwart van alle koolstof die in de diepe oceaan wordt begraven.

Hoewel de impact van de orkanen Fabian en Igor klein is op wereldniveau, zou de kennis die uit dit werk is verkregen over de fundamentele mechanismen van sedimenttransport tijdens grote stormen van toepassing moeten zijn op de uitgebreide koolstofplatforms wereldwijd. Het wijst op de belangrijke rol die stormen kunnen spelen in koolstofopslag en het bufferend effect tegen oceaanverzuring.

De waarde van het Oceanic Flux Program

Het OFP draait continu sinds 1978 en is “de langste tijdreeks van zijn soort,” zegt Pedrosa-Pamies. “Zonder deze tijdreeks zou het bestuderen van episodische gebeurtenissen, zoals orkanen in dit geval, niet mogelijk zijn. Je kunt daar niet blijven zitten wanneer er een storm voorbij trekt en deeltjes verzamelen, terwijl je te maken hebt met wind en hoge golven.”

De nabijheid van de monsters aan Bermuda is belangrijk, legt ze uit, omdat “Bermuda het noordelijkste subtropische koraalrif en koolstofplatform ter wereld is, en het vaak wordt getroffen door orkanen.”

Het OFP heeft onlangs een analyse gepubliceerd van de zinkende deeltjes op zijn verankerde platform voor de kust van Bermuda over een periode van 44 jaar (1978–2022). De resultaten zijn gepubliceerd in Progress in Oceanography.

Het proces van het ophalen van de diepe verankeringlijn van het OFP aan boord van het schip en het ophalen van de monsters voor analyse, wat elke zes maanden wordt gedaan, is een uitdagende operatie van een hele dag.

“Ik kan niet genoeg benadrukken hoe belangrijk de teaminspanning is in een tijdreeks zoals deze. Het zou niet mogelijk zijn zonder de hulp van de hele bemanning,” zegt Pedrosa-Pamies. “En ze zijn allemaal fantastisch, en we werken al lange tijd met hen samen.”