Alai

Effektus a globális éghajlatra

A felszíni áramlatok óriási szerepet játszanak a Föld éghajlatában. Bár az Egyenlítő és a sarkok éghajlata nagyon eltérő, ezek a régiók még szélsőségesebben eltérő éghajlatúak lennének, ha az óceáni áramlatok nem szállítanának hőt az egyenlítői területekről a magasabb szélességi körökbe.

A Golf-áramlat egy meleg vízből álló folyó az Atlanti-óceánban, amely körülbelül 160 kilométer széles és körülbelül egy kilométer mély. A Golf-áramlatba belépő víz az Egyenlítő mentén haladva felmelegszik. A meleg víz ezután Észak-Amerika keleti partja mentén, majd az Atlanti-óceánon át Európába áramlik (lenti ábra). A Golf-áramlat által átadott energia hatalmas: a világ energiaigényének több mint százszorosa.

A Golf-áramlat meleg vize megemeli az Északi-tenger hőmérsékletét, ami a szárazföld feletti levegő hőmérsékletét 3-6oC (5-11oF) között emeli. Az Egyesült Királyságbeli London például ugyanazon a szélességi fokon fekszik, mint a kanadai Quebec. London januári átlaghőmérséklete azonban 3,8oC (38oF), míg Quebecben csak -12oC (10oF). Mivel a Golf-áramlat meleg vize fölött áramló levegő sok vizet vesz fel, Londonban sok eső esik. Ezzel szemben Quebec sokkal szárazabb, és a csapadékot hó formájában kapja.

Az Atlanti-óceán nyugati részének vízhőmérsékletéről készült műholdképen könnyen kivehető a Golf-áramlat, amely melegebb vizet hoz az Egyenlítő felől Észak-Amerika keleti részébe.

MélyáramlatokA mélytengeri áramlatokat a termohalin cirkuláció irányítja. A thermo hőt jelent, a haline pedig a sótartalomra utal. A hőmérséklet és a sótartalom különbségei megváltoztatják a tengervíz sűrűségét. A termohalin cirkuláció tehát a víztömegek eltérő hőmérséklete és sótartalma miatti sűrűségkülönbségek eredménye.

Milyen a nagyon sűrű víz hőmérséklete és sótartalma? Az alacsonyabb hőmérséklet és a magasabb sótartalom adja a legsűrűbb vizet. Ha egy vízmennyiséget lehűtünk, a molekulák kevésbé mozognak erőteljesen, így ugyanannyi molekula kevesebb helyet foglal el, és a víz sűrűbb lesz. Ha egy vízmennyiséghez sót adunk, több molekula van ugyanabban a térfogatban, így a víz sűrűbb lesz.

A tengervíz hőmérsékletének és sótartalmának változása a felszínen történik. A víz a pólusok közelében sűrűbbé válik. A hideg sarki levegő lehűti a vizet, és csökkenti a hőmérsékletét, növelve a sótartalmát. Az édesvíz kifagy a tengervízből, és tengeri jéggé alakul, ami szintén növeli a maradék víz sótartalmát. Ez a nagyon hideg, nagyon sós víz nagyon sűrű és süllyed. Ezt a süllyedést nevezzük leáramlásnak.

Ez a videóelőadás az élet függőleges eloszlását tárgyalja az óceánokban. A tengervíz sűrűsége áramlatokat hoz létre, amelyek különböző élőhelyeket biztosítanak a különböző élőlények számára (5d): http://www.youtube.com/watch?v=LA1jxeXDsdA (6:12).

Ezután két dolog történik. A sűrű víz kiszorítja az útjából a mélyebb vizet, és ez a víz az óceán fenekén mozog. Ez a mély víz áramlás közben keveredik a kevésbé sűrű vízzel. A felszíni áramlatok vizet mozgatnak a felszínen megüresedett helyre, ahol a sűrű víz elsüllyedt (lenti ábra). A víz az Antarktisz előtti mély óceánba is lesüllyed.

A hideg víz (kék vonalak) lesüllyed az Atlanti-óceán északi részén, végigáramlik az óceán fenekén, és feláramlik a Csendes-óceánban vagy az Indiai-óceánban. A víz ezután felszíni áramlatokban (piros vonalak) halad vissza az Atlanti-óceán északi részébe. Az Antarktisznál is képződik mélyvíz.

Mivel korlátlan mennyiségű víz nem süllyedhet le az óceán fenekére, a víznek valahol fel kell emelkednie az óceán mélyéről a felszínre. Ezt a folyamatot nevezzük feláramlásnak (lenti ábra).

A feláramlás sűrűbb vizet kényszerít alulról a felszínen lévő, kevésbé sűrű víz helyére, amelyet a szél elsodor.

A feláramlás általában a partok mentén történik, amikor a szél erősen fújja el a vizet a parttól. Ez űrt hagy maga után, amelyet mély víz tölt ki, amely a felszínre emelkedik.

A feláramlás rendkívül fontos ott, ahol előfordul. A fenéken töltött idő alatt a hideg mélyvíz összegyűjtötte a vízoszlopon keresztül lefelé hullott tápanyagokat. A feláramlás felhozza ezeket a tápanyagokat a felszínre. Ezek a tápanyagok támogatják a planktonok növekedését, és egy gazdag ökoszisztéma alapját képezik. Kalifornia, Dél-Amerika, Dél-Afrika és az Arab-tenger mind részesül a tengeri feláramlásból.

A feláramlásról szóló animáció itt látható: http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/currents/03coastal4.html.

A feláramlás az Egyenlítő mentén is zajlik az északi és déli egyenlítői áramlatok között. A szelek az Egyenlítőtől északra és délre fújják a felszíni vizet, így a mély vizek feláramláson mennek keresztül. A tápanyagok a felszínre emelkednek, és az egyenlítői óceánokban nagyszámú élőlényt tartanak fenn.

Lekció összefoglalása

• Az óceánok felszíni áramlatait a globális szelek, a Coriolis-hatás és az egyes óceáni medencék alakja hozza létre.
• A Csendes- és az Atlanti-óceánban a felszíni áramlatok körkörös mintázata, az úgynevezett giroszok az északi féltekén az óramutató járásával megegyezően, a déli féltekén pedig az óramutató járásával ellentétesen keringenek. Az Indiai-óceánnak csak az óramutató járásával ellentétes irányú örvénye van.
• A felszíni óceáni áramlás a meleg egyenlítői vizet a sarkok felé, a hidegebb sarki vizet pedig az egyenlítő felé viszi.
• A termohalini áramlás hajtja a mélytengeri áramlatokat.
• A hideg, tápanyagban gazdag vizek feláramlása biológiailag gazdag területeket hoz létre, ahol a felszíni vizeket a partoktól távolabb fújja, vagy ahol az egyenlítői vizeket kifelé fújja.

Kérdések

1. Mi okozza az óceán felszíni áramlásainak mintázatát?
2. Hogyan befolyásolják az óceáni felszíni áramlatok az éghajlatot?
3. Mi a Coriolis-hatás?
4. Milyen folyamat hatására emelkedhet a mély, sűrű víz a felszínre?
5. Miért fontosak a feláramlási területek a tengeri élővilág számára?

További olvasmányok / kiegészítő linkek

• Tanulmány az óceáni áramlatokról, 5 perc. Life Videopedia http://www.5min.com/Video/Learn-about-Ocean-Currents-117529352
• NOAA’s Ocean Explorer program http://oceanexplorer.noaa.gov/edu/welcome.html
• A NOAA 6-12. osztályosok számára készült oktatóanyag az áramlatokról: http://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/welcome.html
• Cool jobs: http://news.discovery.com/videos/cool-jobs-cool-jobs-oceanographer.html

Megfontolandó pontok

• Néhány tudós feltételezi, hogy ha elég jég olvad el Grönlandon, a Golf-áramlat leállhat. Miért történhet ez meg?
• Ha a Golf-áramlat leáll, milyen hatással lenne az európai éghajlatra?
• Hogyan járulnak hozzá a tengervíz mozgásai az óceán életéhez?