Globales Förderband

Aus Klimawandel
Das "große marine Förderband"

Ursachen von Ozeanströmungen

Die Oberflächenströme des Ozeans sind größtenteils eine Folge der atmosphärischen Zirkulation, d.h. vor allem der Passat- und der Westwinde, und erfahren durch die Erdrotation eine charakteristische Ablenkung (Corioliskraft). Einige wichtige Ströme werden aber auch durch windbedingten Wasserstau an den Rändern der Kontinente angetrieben. Viele dieser Strömungen sind zusammen mit wichtigen Tiefenströmen Teil eines alle drei Ozeane umspannenden Strömungssystems, des "großen marinen Förderbands" (engl.: the great ocean conveyor belt), das sich vom Nordatlantik über das antarktische Zirkumpolarmeer und den Indischen Ozean bis in den nördlichen Pazifik und zurück erstreckt. Es wird nach seinen wichtigsten Antriebsfaktoren Temperatur und Salzgehalt auch als "thermohaline Zirkulation" (THC) bezeichnet, wird in Teilen aber auch durch den Wind angetrieben. Ein wichtiger Motor der THC ist das thermohalin bedingte Absinken von kaltem und salzreichem Wasser im Nordatlantik.

Nordatlantikstrom

Im Atlantik strömt warmes und aufgrund der hohen Verdunstung in den Subtropen salzreiches Oberflächenwasser über den Äquator und den Golf von Mexiko bis in das Gebiet zwischen Grönland, Island und Norwegen (auch als GIN-See bezeichnet) und in die Labradorsee. Diese als Golfstrom und in ihrem nordöstlichen Ausläufer als Nordatlantikstrom bekannte Meeresströmung transportiert bei 24oN die enorme Energiemenge von 1,3 Petawatt (1 PW = 109 Megawatt = 1015 Watt) und bei 48oN noch 0,6 PW in den Nordatlantikraum, wo sie zu einem großen Teil an die Atmosphäre abgegeben wird, das regionale Klima um bis zu 10 oC erwärmt und in Folge der vorherrschenden Westwinde für das außerordentlich milde Klima in nordöstlichen Nordwesteuropa sorgt. Die Abkühlung des Oberflächenwassers in der GIN- und Labrador-See und der mitgebrachte hohe Salzgehalt, der durch die Bildung von Meereis noch weiter erhöht wird, verleihen den Wassermassen eine so hohe Dichte, dass sie in gewaltigen Mengen bis in Tiefen von zwei bis drei Kilometern absinken. Diese Absinkvorgänge wirken wie ein Sog und ziehen immer wieder neue warme und salzreiche Wassermassen aus der Karibik nach Norden. In der Tiefe strömen sie dann als nordatlantisches Tiefenwasser (NADW) in einer Größenordnung nach Süden zurück, die etwa 20 Mal so hoch wie der Abfluss aller Flüsse der Erde und um einiges größer als die gesamte globale Niederschlagsmenge ist. Der größte Teil davon gelangt in den antarktischen Zirkumpolarstrom, der sie dann an den Indischen und Pazifischen Ozean verteilt. Hier strömen sie in der Tiefe nach Norden, steigen in die oberen Wasserschichten auf und strömen um die Südspitze von Afrika und Südamerika wieder in den Atlantik zurück.

Antrieb des globalen Förderbandes

Wasserdampfexport vom Atlantik zum Pazifik und die Folgen für die Meeresströmungen

Die eigentliche Ursache dieser weltumspannenden Zirkulation liegt in dem höheren Salzgehalt und damit der höheren Dichte des Atlantiks gegenüber den anderen Ozeanen. Im Durchschnitt liegt der Salzgehalt des Atlantiks um 1 psu (practical salinity unit, entspricht etwa einem Promille) über dem des Pazifiks, im Nordatlantik sogar um 2-3 psu über dem des Nordpazifiks. Zwar ist auch gerade im tropischen Atlantik der Salzgehalt sehr hoch, da dort viel Verdunstung stattfindet und zudem eine Zufuhr sehr salzhaltigen Wassers aus dem Mittelmeer erfolgt. Allerdings übt der Salzgehalt erst bei niedrigen Temperaturen, wie sie in höheren Breiten herrschen, einen dominierenden Einfluss auf die Dichte des Meerwassers aus. Nur das Zusammenspiel von Temperatur und Salzgehalt und deren Unterschiede bewirken also die nötigen Dichteunterschiede zum Antrieb der globalen Umwälzbewegung. Die Wassermassen, die in begrenzten Regionen im nördlichen Atlantik und auch im Weddellmeer (einem Teil des Südpolarmeers) in die Tiefe sinken, finden keine Entsprechung in Regionen mit rasch aufsteigendem Wasser. Vielmehr gelangt das Wasser an nahezu allen anderen Stellen des Weltozeans durch langsame Diffusionsprozesse wieder an die Oberfläche. Ohne diese Beschränkung würde die Umwälzbewegung sehr viel schneller stattfinden.

Grob gesehen strömt also das dichtere Atlantikwasser in der Tiefe in die beiden anderen Ozeane ein und leichteres Oberflächenwasser in den Atlantik zurück. Wie aber wird trotz dieser Ausgleichsströmung der Dichteunterschied und damit die thermohaline Zirkulation zwischen den Ozeanen aufrechterhalten? Die thermohaline Zirkulation hat nicht nur einen entscheidenden Einfluss auf die Atmosphäre und das Klima der Erde, wie der folgende Abschnitt noch näher zeigen wird, sie ist selbst wiederum durch die atmosphärische Dynamik bestimmt. Denn die Ursache für den höheren Salzgehalt des Atlantiks liegt in dem hohen Wasserdampfexport aus der Atlantikregion durch die Passatwinde über die schmale mittelamerikanische Landbrücke in den pazifischen Raum, für den der Atlantik weder in der Passatzone vom Indischen Ozean (wegen der Breite des afrikanischen Kontinents) noch in der Westwindzone vom Pazifik her (wegen des nordamerikanischen Kontinents mit den Rocky Mountains) einen Ausgleich erhält. Die in den Subtropen aus dem Atlantikwasser verdunsteten und Richtung Pazifik exportierten Wasserdampfmassen sind so groß, dass der Atlantik ständig mehr Frischwasser an die anderen Ozeane abgibt, als er von ihnen zurückerhält. Dieser Wasserdampfexport hält den Dichteunterschied und damit die thermohaline Zirkulation aufrecht.

Einzelnachweise


Unterricht

  • Vergleichen Sie die Wintertemperaturen in Norddeutschland, Irland und Norwegen (Bergen) mit Gebieten auf der selben geographischen Breite an der West- und Ostküste Nordamerikas und erklären Sie den Unterschied.

Siehe auch

Weblinks


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