Lexikon der Geowissenschaften: Zirkulationssystem der Ozeane
Zirkulationssystem der Ozeane, nur etwa 10% der Wasserbewegung in den Ozeanen der Erde gehen auf Wind und Wellen zurück; rund 90% basieren auf der termohalinen Zirkulation der tieferen Wasserkörper. Zunehmender Salzgehalt und sinkende Temperatur bewirken eine Zunahme der Dichte des Meerwassers. Die Dichte der in den Polgebieten abgekühlten Oberflächenwässer ist größer als jene der wärmeren Wässer in gemäßigten und tropischen Breiten, und dadurch können sich die kalten, salzreichen Oberflächenwässer aus der Norwegisch/Grönländischen See und aus dem Antarktischen Zirkumpolarstrom unter die leichteren (weniger dichten) Wassermassen der gemäßigten und tropischen Breiten schichten (downwelling). Treffen verschiedene Wasserkörper aufeinander, schichten sie sich entsprechend ihrer Dichte ein. So findet sich im zentralen Ostatlantik eine warme Oberflächenwassermasse, darunter das kühlere intermediäre Wasser, darunter das salzreichere Ausstromwasser aus dem Mittelmeer, darunter das Nordatlantische Tiefenwasser und schließlich das antarktische Bodenwasser. Entsprechend den unterschiedlichen Dichteverhältnissen (Druckgradienten) kann dabei die Bewegungsrichtung lokal variieren. Global summieren sich diese Tiefenströmungen zu einem geschlossenen Zirkulationssystem ( Abb.), in dem die Tiefenwassermassen Jahrhunderte von der Meeresoberfläche abgeschlossen bleiben können. Beginnend in den Tiefenwasserbildungszentren im Nordatlantik bewegt sich der Tiefenwasserstrom nach Süden, vereinigt sich mit dem antarktischen Tiefenwasser und fließt nach Osten. Ein Teilstrom dringt in den Indischen Ozean und treibt dort wieder durch Aufwärtsströmungen auf (upwelling). Der Hauptstrom fließt weiter nach Osten, biegt um den australischen Kontinent in den nördlichen Pazifik und treibt dort wieder auf. Als Oberflächenstrom fließen die Wassermassen durch die philippinisch/indonesischen Inselketten in den indischen Ozean und weiter um Afrika zurück in den Nordatlantik.
Wärmetransporte durch Wasser sind viel effektiver als durch Luft; großräumige oberflächennahe Strömungen können dadurch drastisch auf die Klimaverteilung Einfluß nehmen. So wird Südgrönland durch den arktischen Ausstrom (Grönlandstrom) abgekühlt, während auf gleicher nördlicher Breite die Norwegische Küste über den Golfstrom (Norwegenstrom) starke Wärmeimporte verzeichnet. Durch die Corioliskraft (beruht auf der Rotationsbewegung der Erde nach Osten) drehen die Zirkulationsmuster auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn, auf der Südhalbkugel entgegengesetzt. In Äquatornähe werden im Scherbereiche der gegenläufigen Bewegungen Wassermassen aus größerer Tiefe aufgetrieben (äquatorialer Auftrieb). Ebenso können Scherbewegungen durch ablandige Winde in Küstennähe Auftrieb bewirken (küstennaher Auftrieb). Da in den tieferen Wassermassen Nährstoffe angereichert sind, führt dieser Auftrieb zu erhöhter Primärproduktion.
Klimaänderungen wirken sich drastisch auf die Struktur und Intensität aller Zirkulationsmuster aus. Durch Messung der von Temperatur und Salzgehalt abhängigen Sauerstoffisotope in fossilem Skelettmaterial lassen sich erdgeschichtliche Eigenschaften der Wassermassen rekonstruieren (Isotopenfraktionierung). Dabei muß einer der Parameter (Salzgehalt oder Temperatur) als bekannt vorausgesetzt werden, da die isotopischen Werte des Sauerstoffes das Dichtefeld des Meerwassers schräg durchlaufen. Die Verweilzeiten der Tiefenwässer wird durch Kohlenstoffisotope (13C/12C, 14C) skaliert. [AA]
Zirkulationssysteme der Ozeane: Modell der globalen Zirkulation der marinen Tiefen- und Oberflächenwässer. Die thermohaline Zirkulation verbindet die Tiefenwasserbildung in polaren Breiten mit dem Auftrieb im Pazifik. Zirkulationssysteme der Ozeane:
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