Alai

Effect on Global Climate

Pintavirtauksilla on valtava merkitys maapallon ilmastossa. Vaikka päiväntasaajalla ja navoilla on hyvin erilainen ilmasto, näillä alueilla olisi vielä paljon erilaisempi ilmasto, jos merivirrat eivät siirtäisi lämpöä päiväntasaajan alueilta korkeammille leveysasteille.

Golfvirta on Atlantin valtameressä kulkeva lämpimän veden joki, joka on noin 160 kilometriä leveä ja noin kilometrin syvyinen. Golfvirtaan tuleva vesi lämpenee kulkiessaan päiväntasaajaa pitkin. Lämmin vesi virtaa sitten Pohjois-Amerikan itärannikkoa pitkin ja Atlantin valtameren yli Eurooppaan (kuva alla). Golfvirran siirtämä energia on valtava: yli 100 kertaa maailman energiantarpeen verran.

Golfvirran lämpimät vedet nostavat Pohjanmeren lämpötilaa, mikä nostaa ilman lämpötilaa maanpinnan yläpuolella 3-6oC (5-11oF). Esimerkiksi Lontoo, Iso-Britannia, on samalla leveysasteella kuin Quebec, Kanada. Lontoon tammikuun keskilämpötila on kuitenkin 3,8oC (38oF), kun taas Quebecissä se on vain -12oC (10oF). Koska Golfvirran lämpimän veden yli kulkeva ilma kerää paljon vettä, Lontoossa sataa paljon. Quebec sen sijaan on paljon kuivempi ja saa sademääränsä lumena.

Läntisen Atlantin veden lämpötilaa kuvaavasta satelliittikuvasta on helppo erottaa Golfvirta, joka tuo lämpimämpiä vesiä päiväntasaajalta Pohjois-Amerikan itäosaan.

SyvävirtauksetTermohaliinikierto ohjaa syvien valtamerten kiertoa. Thermo tarkoittaa lämpöä ja haline viittaa suolapitoisuuteen. Erot lämpötilassa ja suolapitoisuudessa muuttavat meriveden tiheyttä. Termohaliininen kierto on siis seurausta vesimassojen tiheyseroista, jotka johtuvat niiden erilaisesta lämpötilasta ja suolapitoisuudesta.

Mikä on hyvin tiheän veden lämpötila ja suolapitoisuus? Matalampi lämpötila ja korkeampi suolapitoisuus tuottavat tiheintä vettä. Kun vesitilavuus jäähdytetään, molekyylit liikkuvat vähemmän voimakkaasti, joten sama määrä molekyylejä vie vähemmän tilaa ja vesi on tiheämpää. Jos vesitilavuuteen lisätään suolaa, samassa tilavuudessa on enemmän molekyylejä, joten vesi on tiheämpää.

Meriveden lämpötilan ja suolapitoisuuden muutokset tapahtuvat pinnalla. Vesi muuttuu tiheämmäksi napojen lähellä. Kylmä napa-ilma jäähdyttää vettä ja laskee sen lämpötilaa, jolloin sen suolapitoisuus kasvaa. Makea vesi jäätyy merivedestä merijääksi, mikä myös lisää jäljelle jäävän veden suolapitoisuutta. Tämä hyvin kylmä, hyvin suolainen vesi on hyvin tiheää ja uppoaa. Tätä vajoamista kutsutaan downwellingiksi.

Tällä videoluennolla käsitellään elämän vertikaalista jakautumista valtamerissä. Meriveden tiheys luo virtauksia, jotka tarjoavat erilaisia elinympäristöjä eri eliöille (5d): http://www.youtube.com/watch?v=LA1jxeXDsdA (6:12).

Tällöin tapahtuu kaksi asiaa. Tiheä vesi työntää syvempää vettä pois tieltään ja tämä vesi liikkuu meren pohjaa pitkin. Tämä syvä vesi sekoittuu virratessaan vähemmän tiheään veteen. Pintavirtaukset siirtävät vettä pintaan vapautuneeseen tilaan, johon tiheä vesi vajosi (kuva alla). Vesi vajoaa myös syvään valtamereen Etelämantereen edustalla.

Kylmä vesi (siniset viivat) vajoaa Pohjois-Atlantilla, virtaa valtameren pohjaa pitkin ja nousee ylös Tyynellämerellä tai Intiassa. Vesi kulkeutuu sitten pintavirtojen (punaiset viivat) mukana takaisin Pohjois-Atlantille. Syvää vettä muodostuu myös Etelämantereen edustalla.

Koska rajoittamaton määrä vettä ei voi vajota valtameren pohjaan, veden on noustava syvistä valtameristä jostain pinnalle. Tätä prosessia kutsutaan nousuvedeksi (kuva alla).

Nousuvesi pakottaa alhaalta tulevan tiheämmän veden tilalle pinnalla olevaa vähemmän tiheää vettä, jota tuuli työntää poispäin.

Yleensä nousuvesi syntyy rannikolla, kun tuuli puhaltaa vettä voimakkaasti poispäin rannasta. Tällöin syntyy tyhjiö, jonka syvä vesi täyttää ja joka nousee pintaan.

Huuhtoutuminen on erittäin tärkeää siellä, missä sitä esiintyy. Pohjalla ollessaan kylmä syvävesi on kerännyt ravinteita, jotka ovat laskeneet alaspäin vesipatsaassa. Nousuvesi tuo nämä ravinteet pintaan. Nämä ravinteet tukevat planktonin kasvua ja muodostavat rikkaan ekosysteemin perustan. Kalifornia, Etelä-Amerikka, Etelä-Afrikka ja Arabianmeri hyötyvät kaikki merellä tapahtuvasta nousuveden noususta.

Animaatio nousuveden noususta on nähtävissä tässä: http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/currents/03coastal4.html.

Paisumista tapahtuu myös päiväntasaajalla pohjoisen ja eteläisen päiväntasaajan virtausten välillä. Tuulet puhaltavat pintavettä päiväntasaajan pohjoispuolelle ja eteläpuolelle, joten syvässä vedessä tapahtuu nousuvettä. Ravinteet nousevat pintaan ja ylläpitävät paljon elämää päiväntasaajan valtamerissä.

Luennon yhteenveto

• Ocean pintavirtaukset syntyvät maailmanlaajuisista tuulista, Coriolis-ilmiöstä ja kunkin valtameren altaan muodosta.
• Tyynellämerellä ja Atlantin valtamerellä on ympyränmuotoinen pintavirtausten kuvio, jota kutsutaan pyörteiksi ja joka kiertää pohjoisella pallonpuoliskolla myötäpäivään ja eteläisellä pallonpuoliskolla vastapäivään. Intian valtameressä on vain vastapäivään pyörre.
• Meren pintakierto tuo lämpimät päiväntasaajan vedet kohti napoja ja viileämmät polaariset vedet kohti päiväntasaajaa.
• Termohaliinikierto ohjaa syvien valtamerien virtauksia.
• Kylmien, ravinnerikkaiden vesien paisuttaminen synnyttää biologisesti rikkaita alueita, joilla pintavedet puhaltavat pois rannikolta tai joilla päiväntasaajan vedet puhaltavat ulospäin.

Kertauskysymykset

1. Miten valtameren pintavirtausten mallit muodostuvat?
2. Miten valtameren pintavirtaukset vaikuttavat ilmastoon?
3. Mitä on Coriolis-ilmiö?
4. Minkä prosessin avulla syvä, tiheä vesi voi nousta pintaan?
5. Miksi nousuvesialueet ovat tärkeitä meren elämälle?

Lisälukemista / Täydentäviä linkkejä

• Learn About Ocean Currents, 5 min. Life Videopedia http://www.5min.com/Video/Learn-about-Ocean-Currents-117529352
• NOAA:n Ocean Explorer -ohjelma http://oceanexplorer.noaa.gov/edu/welcome.html
• Opetusohjelma NOAA:lta vuosiluokille 6-12 virtauksista: http://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/welcome.html
• Cool jobs: http://news.discovery.com/videos/cool-jobs-cool-jobs-oceanographer.html

Huomioitavaa

• Jotkut tiedemiehet ovat esittäneet hypoteesin, että jos Grönlannin jäät sulavat riittävästi, Golfvirta saattaa pysähtyä. Miksi näin voisi tapahtua?
• Jos Golf-virta sulkeutuisi, mitä se vaikuttaisi Euroopan ilmastoon?
• Miten meriveden liikkeet vaikuttavat meren elämään?