Supertajfuny zmieniają oceany. Nowe badania pomagają lepiej przewidywać zagrożenia

Najsilniejsze cyklony na Pacyfiku tworzą kilkunastometrowe fale, przestawiają prądy morskie i wychładzają powierzchnię morza o kilka stopni Celsjusza. Najnowszy numer Oceanologii, magazynu Polskiej Akademii Nauk, publikuje badania chińskich oceanografów, którzy pokazują, jak dokładnie można odwzorować te procesy i dlaczego ma to znaczenie dla bezpieczeństwa wybrzeży

Morze Południowochińskie to jedno z miejsc na Ziemi, gdzie tropikalne cyklony pojawiają się wyjątkowo często. Ich najsilniejsza postać, supertajfun, niesie wiatr przekraczający prędkość 50 m/s. Yagi, który uderzył w Chiny w 2024 r., osiągnął 62 m/s i był jednym z najsilniejszych w historii kraju.

Choć w regionie działają boje pomiarowe i satelity, żadne z tych narzędzi nie jest w stanie w pełni uchwycić dynamiki cyklonu. Boje są zbyt rzadko rozmieszczone, a satelity dostarczają dane o ograniczonej rozdzielczości. Zespół naukowców z Shanghai Ocean University zastosował więc metodę odtworzenia wiatru na podstawie reanaliz meteorologicznych i znanej trajektorii tajfunu. Tak „zrekonstruowane” pole wiatru okazało się znacznie bliższe temu, co faktycznie odnotowały boje. Następnie badacze wykorzystali modele numeryczne, aby prześledzić, jak ocean reagował na pięć ostatnich supertajfunów: Yagi w 2024 r. oraz Haikui, Saola, Doksuri i Koinu w 2023 r.

Fale nie zależą wyłącznie od wiatru

Pierwszym pytaniem, na które chcieli odpowiedzieć badacze, było to, jak duży wpływ na wysokość fal mają prądy i zmiany poziomu morza wywołane cyklonem. Standardowe prognozy fal często opierają się jedynie na wietrze, tymczasem wyniki pokazały, że w wielu miejscach daje to zniekształcony obraz.

Okazało się, że najlepsza zgodność z pomiarami satelitarnymi pojawiła się dopiero wtedy, gdy naukowcy do ich modelowania uwzględnili zarówno dane o wietrze, jak i o prądach morskich i poziomie morza. W tym przypadku błąd między symulacją a rzeczywistością był najmniejszy, a zależność fal od wiatru i przepływów najwierniej odzwierciedlała sytuację podczas tajfunu.

Różnice były szczególnie widoczne w Cieśninie Tajwańskiej. To region, gdzie silne, wąsko ukierunkowane prądy potrafią zwiększać lub osłabiać fale, niezależnie od tego, jak mocno wieje wiatr. Badanie wykazało, że nieuwzględnienie prądów prowadziłoby do mylnych prognoz.

Jak oblicza się wpływ wiatru na fale

Kolejny element analizy dotyczył tego, jak wiatr przekazuje energię falom. W modelach falowych opisuje się to za pomocą współczynnika określającego „siłę tarcia” między powietrzem a powierzchnią oceanu. Przez lata stosowano klasyczny wzór, lecz w warunkach huraganowych zawyżał on wysokość fal.

Autorzy sprawdzili więc nowszą metodę, opracowaną na podstawie pomiarów satelitarnych podczas sztormów. Jej zastosowanie znacząco poprawiło wyniki symulacji: fale powyżej trzech metrów były obliczane z błędem średnio o 60 cm mniejszym niż przy użyciu starszego wzoru.

Innymi słowy, lepszy opis tego, jak działa wiatr w warunkach ekstremalnych, przekłada się na lepsze prognozy falowania, co ma kluczowe znaczenie dla służb odpowiedzialnych za bezpieczeństwo portów i wybrzeży.

Dlaczego fale bywają wyższe tam, gdzie wiatr osłabł

Symulacje pozwoliły również przyjrzeć się temu, jak fale rozchodzą się wokół cyklonu. Mogłoby się wydawać, że najwyższe fale znajdują się tam, gdzie wiatr jest najsilniejszy. Tymczasem wyniki pokazały, że w tylnej części cyklonu fale potrafią utrzymywać się dłużej i osiągać większe wartości niż wskazywałby na to wiatr.

Dzieje się tak dlatego, że fale mogą przemieszczać się na duże odległości, nawet gdy wiatr, który je wytworzył, już osłabł albo przesunął się dalej. To zjawisko przypomina „echo” dawnego sztormu, które dociera tam, gdzie wiatr już nie jest ekstremalny.

Spektakularny efekt supertajfunów

Ostatni element analizy dotyczył temperatury powierzchni morza. Silne cyklony mieszają wodę, wynosząc na powierzchnię chłodniejsze warstwy. Badanie wykazało, że maksymalne ochłodzenie dochodziło do 4 st. Celsjusza, co odnotowano podczas tajfunu Doksuri.

Jednocześnie tam, gdzie przebiega ciepły prąd, ochłodzenie było znacznie słabsze, bo napływ gorącej wody niwelował efekt mieszania. Modele numeryczne bardzo dobrze odwzorowały te zjawiska, co potwierdziły pomiary sond Argo.

Wyniki pokazały także, że ochłodzenie jest najsilniejsze tam, gdzie cyklon najbardziej przyspiesza prądy, oraz że fale i temperatura są ze sobą powiązane: im intensywniejsze falowanie, tym szybciej oceany tracą ciepło.

Badanie pokazuje, że aby zrozumieć zachowanie oceanu podczas supertajfunu, nie wystarczy spojrzeć tylko na wiatr. Równie ważne są prądy, zmiany poziomu morza i temperatura powierzchni. Połączenie tych elementów w spójną symulację daje znacznie bardziej realistyczny obraz zagrożeń i może w przyszłości poprawić dokładność ostrzeżeń sztormowych.

Autorzy zapowiadają, że w następnych pracach chcą wykorzystać jeszcze dokładniejsze zdjęcia radarowe satelitów, które pozwalają śledzić fale i prądy nawet pod gęstym zachmurzeniem.

Artykuł oparto na publikacji:

Lu Liu, Yuyi Hu, Weizeng Shao, Ru Yao, Guanyin Lin, Weili Wang, “Oceanic response to super typhoon based on simulation by FVCOM and SWAN”, Oceanologia 67(3)/2025, Polish Academy of Sciences, Institute of Oceanology.

Pełny tekst ukazał się w najnowszym numerze „Oceanologii”, czasopisma Polskiej Akademii Nauk poświęconego badaniom mórz i oceanów:
https://journals.pan.pl/oceanologia/113076?language=pl