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Die Meeresströmungen

Sie bilden zusammen mit der Globalen Zirkulation den Hauptenergietransporteur auf der Erde. Während die atmosphärischen Winde Energie hauptsächlich in Form latenter Wärme (Wasserdampf) übertragen, transportieren die Strömungen der Ozeane Energie in Form fühlbarer Wärme (Temperatur).

Es gibt zwei Mechanismen, die die Meeresströmungen in Bewegung setzen:

Sinkt an einem Ort der Wasserspiegel ab (durch Verdunstung oder dadurch, daß der Wind Wasser wegbläst)  und an einem anderen Ort nicht entsteht ebenfalls ein Wasserspiegelgefälle. Das Wasser setzt sich entlang des Gefälles in Bewegung und erzeugt eine Ausgleichsströmung. Dies entspricht einem Tiefdruckgebiet in der Atmosphäre.

Beide Mechanismen überlagern sich, wobei global der Wind die dominante Rolle gegenüber der Verdunstung spielt. Die Meeresströmungen werden im wesentlichen also durch die Winde angetrieben.

Es gibt aber einen wesentlichen Unterschied zur Globalen Zirkulation:

Meeresströmungen können im Gegensatz zu Winden nicht über Land strömen!!

Ein Blick auf die Druckgebilde und Winde in der folgenden Abbildung erklärt somit den wesentlichen Teil der Meeresströmungen:

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KB5-16: Globale Druckgebilde und Winde im Juli (aus DE BLIJ, 1996)

Aus den großen Hochdruckgebieten strömt die Luft auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn auf der Südhalbkugel im Gegenuhrzeigersinn aus. Dies erzeugt global die angedeuteten Windrichtungen. Dies bestätigt sich im wesentlichen durch Messungen der Windstärke und Windrichtung aus dem Weltraum.

Die folgende Sequenz zeigt die im Juni 1997 gemessenen Windgeschwindigkeiten über den Ozeanen (über Land kann man sie aus dem Weltraum noch nicht messen). Sowohl die Lage der Hochdruckgebiete als auch die Richtung der Winde bestätigt dies (Quelle: www.eorc.nasda.go.jp).

Interaktion.gif (1526 Byte) KI5-3: Windgeschwindigkeiten über den Ozeanen

Identifizieren Sie Abweichungen zwischen Abb. KB5-16 und der Sequenz KI5-3 und geben Sie dafür Begründungen an!

In Wirklichkeit strömen die Luftmassen auch über Land, was in Abb. KB5-17 gezeigt wird. Die Muster über dem Meer stimmen wiederum recht gut mit denen in Sequenz KI5-3 überein und zeigen, daß Abb. KB5-16 nur eine erklärende Vereinfachung ist:

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KB5-17: Mittlere Strömungsmuster der Oberflächenwinde (aus BRIGGS, 1994)

Meeresströmungen folgen diesem allgemeinen Windmuster müssen aber an den Kontinenträndern umkehren. Dies führt zu den folgenden globalen Mustern der Meeresströmungen:

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KB5-18: Kalte und warme Meeresströmungen (aus DE BLIJ, 1996)

Klar ist folgendes zu sehen:

Die Meeresströmungen existieren nicht nur oberflächlich. Wegen der Viskosität des Wassers werden durch die Strömung an der Oberfläche auch tiefere Schichten angetrieben. Wenn die Meeresströmungen an die Kontinente stoßen, steigt das kalte Tiefenwasser entgegen der Schwerkraft auf, weil in der Tiefe aus der Strömung weiteres Wasser nachdrängt. Dies führt zu kaltem Auftriebswasser an der Oberfläche (engl. Upwelling). Da die Nährstoffe, die sich aus Resten abgestorbener Tiere und Pflanzen bilden, im Meer absinken, werden sie mit dem kalten Tiefenwasser wieder an die Oberfläche transportiert, also recycled. Hier ist Licht vorhanden, was zu starkem Algenwachstum führt. An der Westküste Nordamerikas kann man erkennen, wie das kalte Auftriebswasser die warme Meeresströmung an der Oberfläche auf den Ozean hinausdrängt.

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KB5-19: Upwelling-Gebiete (aus DE BLIJ, 1996)

Der Golfstrom

Er beeinflußt durch seinen Energietransport in starkem Umfang das Klima Europas. In Europa ist es nämlich im Verhältnis zur Ostküste der USA zu warm und zu feucht. Entlang der Ostküste der Nordamerikas wird Wasser aus den Subtropen durch die vorherrschenden Winde nach NE transportiert. Das Wasser wurde durch die starke Sonneneinstrahlung in der Passatregion aufgeheizt und nimmt diese Energie mit. Der Neufundlandstrom bildet gleichzeitig einen kalten Meeresstrom, der an der Küste Neufundlands südwärts strömt. Hier fließen kalte und warme Wassermassen aneinander vorbei. Hier drängt sich die Analogie mit der Planetarischen Frontalzone auf.  Hier entstehen Schwingungen und Wirbel, die zu einer Vermischung von kalter und warmer Luft führen. Ähnliches passiert an der Grenzschicht zwischen dem Golf- und Neufundlandstrom, wie in der folgenden Abbildung gezeigt wird:

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KB5-20: Grenzschicht zwischen dem Golf- und Neufundlandstrom

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KB5-21: Momentaufnahme der Oberflächentemperatur des Nordatlantiks. Sie wird aus der thermischen Emission der Wasseroberfläche ermittelt. Die Temperatur ist in Spektralfarben von blau (kalt) bis rot (warm) dargestellt.

Abb. KB5-21 bestätigt die Skizze in Abb. KB5-20 und zeigt deutlich größere und kleinere Wirbel (engl. eddy), die zu einer Abkühlung des Golfstroms durch Vermischung mit dem kalten Wasser des Neufundlandstroms führt.


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