渦、すなわちゆっくりと渦を巻く水の塊が、ハリケーン「アイダ」の勢力を強め、弱いハリケーンから、ルイジアナ州を襲った危険なカテゴリー4の暴風雨へと変えました。
渦は「ループ海流」と呼ばれるものの一部です。ループ海流は、北大西洋で時計回りに回転する循環流です。
これらの海流は識別しやすく、大量の熱を保持しています。
急速な発達と呼ばれる過程では、海面の水温が78 Fを上回ると、ハリケーンが発生し勢力を強めることがあります。アイダが通過した渦は86Fを超えていました。
気候変動がこうした現象にどのように寄与しているのか、また海洋が暴風雨の急速な発達においてどのような役割を果たしているのかについて、さらなる研究が必要です。
ハリケーン「アイダ」がメキシコ湾に向かう途中、科学者チームは、その進路の真正面にある、ゆっくりと渦を巻く巨大な暖かい水の塊を注意深く監視していました。
その暖かい水の塊、つまり渦は警告のサインでした。直径は約125マイル（200キロメートル）でした。そして、それはアイダに、24時間足らずの間に弱いハリケーンから、2021年8月29日にニューオーリンズ郊外のルイジアナ州を直撃した危険なカテゴリー4の暴風雨へと変えてしまう勢力の増強を与えようとしていたのです。
ニック・シェイ、マイアミ大学のローゼンスティール海洋・大気科学大学院に所属する海洋学者で、そうした科学者の一人です。同氏は、いわゆる「ループ海流」の一部であるこれらの渦が、暴風雨を急速に発達させて怪物級のハリケーンへと変える仕組みを説明しています。
これらの渦はどのように形成されるのでしょうか？
ループ海流は大規模な環流の重要な構成要素であり、北大西洋で時計回りに回転する循環流です。その強さは、熱帯域およびカリブ海からメキシコ湾に流入し、フロリダ海峡（フロリダ州とキューバの間）を経て再び流出する暖かい海水の流れと関係しています。そこから、東海岸沿いを北へ流れるメキシコ湾流の中核を形成しています。
メキシコ湾内では、フロリダ州フォートマイヤーズの緯度付近より北に達すると、この海流は大きな暖かい渦を切り離し始めることがあります。いつの時点でも、メキシコ湾内には最大で3つの暖かい渦が存在しうります。問題は、これらの渦がハリケーンシーズン中に形成されるときに生じます。それは、メキシコ湾沿岸の地域社会にとって惨事を意味しかねません。
亜熱帯の海水は、メキシコ湾の一般的な海水とは異なる水温と塩分濃度を持つため、その渦は識別しやすいのです。渦は表層に暖かい海水があり、約400または500フィート（約120～150メートル）の深さまで広がる水層で、華氏78度（摂氏26度）以上の水温を示します。塩分濃度の差が大きいため、これらの水層の混合と冷却が妨げられ、暖かい渦はかなりの量の熱を保持します。
海面の水温が約78 F（26 C）を上回ると、ハリケーンが発生して勢力を強めることがあります。アイダが通過した渦では、海面水温が86 Fを超え（30 C）でした。
この渦が問題になると、どのようにして分かったのですか？
私たちは海洋熱含量を毎日宇宙から監視し、特に夏の時期には海洋の動態を注視しています。冬季の暖かい渦も大気前線系を活性化させうることに留意してください。たとえば、1993年にディープサウス全域で大雪をもたらした「世紀の嵐」がその例です。
この熱の塊がハリケーン「アイダ」にもたらすリスクを測るため、私たちは航空機でその渦の上空を飛行し、いわゆる「エクスペンダブル」を含む測定機器を投下しました。その中には、いわゆる「エクスペンダブル」が、パラシュートで海面へと降下し、海面下約1,300～5,000フィート（400～1,500メートル）まで沈降するプローブを放出します。その後、水温と塩分濃度に関するデータを送信します。
この渦は、熱が海面下約480フィートまで（約150メートル）達していました。たとえ暴風雨の風が表層の冷たい海水とある程度混合させたとしても、その深部の海水は完全に混ざり合うことはなかったでしょう。渦は暖かさを保ち、熱と水蒸気を供給し続けるはずでした。
つまり、アイダは、膨大な燃料供給を受けようとしていた。
暖かい水がそのように深くまで広がると、大気圧の低下が見られ始めます。潜熱とも呼ばれる、海洋から大気への水分の移動は、渦がそれほど冷却されていないため、暖かい渦の上で維持されます。この潜熱の放出が続くにつれ、中心気圧は低下し続けます。やがて、暴風雨全体にわたる水平方向の大きな気圧変化を地表の風が感じ取り、速度を増し始めます。
これは、ハリケーン「アイダ」が上陸する前日に私たちが観測したものです。暴風雨は、渦の中のその非常に暖かい海水を感知し始めていました。気圧が低下し続けるにつれ、暴風雨はより強く、より明確な形を持つようになります。
その夜、午前0時に床に就いたとき、風速は時速約105マイルでした。数時間後に目を覚まし、米国国立ハリケーンセンターの最新情報を確認すると、時速145マイルになっており、アイダは大型ハリケーンへと発達していました。
急速な発達は新しい現象なのでしょうか？
私たちは、ハリケーンに対するこの影響を何年も前から知っていましたが、気象学者が海洋上層部の熱含量と急速な発達へのその影響に目を向けるようになるまでには、かなりの時間がかかりました。
1995年、ハリケーン「オパール」は、メキシコ湾内を蛇行していた、勢力の弱い熱帯暴風雨でした。当時の予報官は知りませんでしたが、メキシコ湾の中心には大きな暖かい渦があり、マイアミのラッシュアワーの交通と同じくらいの速さで移動していました。その渦は、約150メートルの深さまでの暖かい海水を伴っていました。気象学者たちが衛星データで見ることができたのは海面水温だけだったため、オパールがフロリダ・パンハンドル地域に襲来するまでの途上で急速に勢力を強めたとき、多くの人々は不意を突かれました。
現在、気象学者は熱の塊がどこにあるのかを、より注意深く監視しています。すべての暴風雨が、必要な条件のすべてを備えているわけではありません。風のシアーが強すぎると、暴風雨は引き裂かれることがありますが、大気の状態と海水温が極めて好都合なときには、この大きな変化が起こり得ます。
2005年に発生したハリケーン「カトリーナ」と「リタ」は、いずれもほぼ同じ特徴を示しており、アイダと同様に、ループ海流から切り離されようとしていた暖かい渦の上を通過しました。
ハリケーン「マイケル」は2018年、渦の上を通過したわけではありませんが、ループ海流から切り離される途中で、渦の筋状部分（尾のような部分）の上を通過しました。これらの暴風雨はいずれも、陸地に達する前に急速に勢力を強めました。
もちろん、これらの暖かい渦は、ハリケーンシーズンの真っ只中に最も多く見られます。大西洋岸でも時折この現象が見られますが、メキシコ湾と北西カリブ海はより閉じた海域であるため、そこで暴風雨が勢力を強めると、誰かが被害を受けることになります。アイダのように沿岸近くで勢力を強める場合、沿岸住民にとって壊滅的な被害をもたらしかねません。
ハリケーン「アイダ」は、時速150マイルの風で、住宅や建物の屋根を吹き飛ばしながら沿岸を襲いました。その高潮は、地域の堤防システムの外側で広範囲にわたる洪水を引き起こしました。
気候変動はこれとどのように関係しているのでしょうか？
私たちは、地球温暖化が進行していること、そして、海面水温が上昇していることを、メキシコ湾やその他の地域でも知っています。しかし、急速な発達に関して言えば、私の見解では、これらの熱力学的過程の多くは局所的なものです。地球温暖化がどの程度の役割を果たしているかは、依然として不明です。
これは研究が盛んな分野です。私たちは、メキシコ湾の海洋熱含量を20年以上にわたって監視してきました。アイダやその他のハリケーンの際に私たちが実施した水温測定を、衛星その他の大気データと比較することで、科学者は、暴風雨の急速な発達において海洋が果たす役割をよりよく理解できるようになります。
これらのプロファイルが得られれば、科学者は予報に用いられるコンピューターモデルのシミュレーションを微調整し、将来のより詳細で正確な警報を提供できるようになります。
