在 2023 年 8 月，颶風 Idalia 不僅僅在佛羅里達州的海岸線上造成了破壞，還重新塑造了墨西哥灣的生物和化學結構，從表面一直延伸至 50 米深處，並且自主海洋機器人隨之記錄下這一切。一項新的研究顯示，僅依賴衛星觀測無法捕捉到事件的關鍵部分。雖然太空傳感器檢測到颶風過後的表面葉綠素繁盛，但水下儀器則揭示了水柱深處隱藏的第二波浮游植物激增。為了記錄這些變化，研究人員結合了衛星數據、表面航行無人機和在水下運作的生物化學阿爾戈浮標，從而生成了強颶風如何改變海洋生產力的三維視圖。
研究結果表明，預先存在的海洋特徵，包括密西西比河的水流、環流以及鄰近的旋渦，都決定了在 Idalia 的風力攪動下，墨西哥灣的反應。密西西比河的水流將富含養分的淡水擴散到海灣表面，由於淡水的密度低於海水，這形成了一層抵抗垂直混合的分層。颶風過後，這一表層有助於橫向擴散葉綠素，促進從太空可見的藻類繁盛。然而在水下，另一種過程正在展開。Idalia 的風力加強了附近的旋渦，這些旋轉的水塊自然地將較冷、富含養分的水向上拉起，這一過程稱為上涌。颶風進一步加強了這一上涌，將硝酸鹽注入大約 20 到 50 米深的水域，這一養分脈衝觸發了衛星無法檢測到的第二波浮游植物繁盛。
生物化學阿爾戈浮標暫時將其探測頻率從標準的 10 天一次提高至每 18 小時一次，捕捉到了這些水下化學變化。該浮標記錄了溫度、鹽度、氧氣和硝酸鹽的變化，揭示了颶風如何重新組織了墨西哥灣的內部結構。主要作者珍妮弗·麥克沃特表示，從 10 天的 BGC-Argo 任務偏離至每 18 小時一次的探測頻率，使我們能夠理解在這些特殊條件下的生物地球化學變化，並強調了從表面、亞表面和衛星進行耦合的海洋觀測的重要性。
研究顯示，颶風驅動的混合並不是均勻的。相反，颶風的影響在很大程度上依賴於現有的環流模式和密度結構。在這種情況下，淡水流限制了表面的垂直混合，而增強的旋渦則促進了水下的養分運輸。最終形成了一種分層的生物反應：一種從軌道上可見的繁盛，另一種則隱藏在水面之下。初級生產支持海洋食物鏈，並在二氧化碳吸收中扮演著重要角色。隨著海洋變暖加劇，導致颶風更加強烈，理解颶風如何影響這一生產力變得日益重要。
這項研究還突顯了技術上的空白。衛星提供了廣泛的覆蓋範圍，但無法觀察水面之下的情況。自主平台如航行無人機和 BGC-Argo 浮標則填補了這一空白，能夠在極端天氣事件期間提供持續的測量數據，這對於有人駐留的船隻來說是危險的。通過將太空觀測和機器人海洋系統結合，科學家們能夠捕捉到單一颶風如何迅速重塑墨西哥灣的生物和化學景觀。這項研究已發表在《海洋科學前沿》期刊中。
