Alai

Effect on Global Climate

Surface currents play an enormous role in Earth’s climate. Hoewel de evenaar en de polen zeer verschillende klimaten hebben, zouden deze streken een meer extreem verschillend klimaat hebben als oceaanstromingen geen warmte van de evenaargebieden naar de hogere breedtegraden zouden overbrengen.

De Golfstroom is een rivier van warm water in de Atlantische Oceaan, ongeveer 160 kilometer breed en ongeveer een kilometer diep. Water dat de Golfstroom binnenkomt, wordt verwarmd terwijl het langs de evenaar reist. Het warme water stroomt vervolgens langs de oostkust van Noord-Amerika en over de Atlantische Oceaan naar Europa (onderstaande figuur). De energie die door de Golfstroom wordt overgebracht is enorm: meer dan 100 keer de energiebehoefte van de wereld.

Het warme water van de Golfstroom doet de temperatuur in de Noordzee stijgen, waardoor de luchttemperatuur boven land tussen 3 en 6oC stijgt. Londen, V.K., bijvoorbeeld, ligt op dezelfde breedtegraad als Quebec, Canada. De gemiddelde temperatuur in januari in Londen is echter 3,8oC, terwijl die in Quebec slechts -12oC bedraagt. Omdat lucht die over het warme water van de Golfstroom stroomt, veel water oppikt, valt er in Londen veel regen. Quebec daarentegen is veel droger en krijgt zijn neerslag in de vorm van sneeuw.

In een satellietbeeld van de watertemperatuur in het westelijk deel van de Atlantische Oceaan is de Golfstroom, die warmer water van de evenaar naar het oosten van Noord-Amerika voert, gemakkelijk te herkennen.

Diepe stromingenThermohaliene circulatie drijft de diepe oceaancirculatie aan. Thermo betekent warmte en haline verwijst naar zoutgehalte. Verschillen in temperatuur en in zoutgehalte veranderen de dichtheid van zeewater. Dus thermohaliene circulatie is het resultaat van dichtheidsverschillen in watermassa’s door hun verschillende temperatuur en zoutgehalte.

Wat is de temperatuur en het zoutgehalte van zeer dicht water? Lagere temperatuur en hoger zoutgehalte leveren het dichtste water op. Als een volume water wordt afgekoeld, bewegen de moleculen minder krachtig, zodat hetzelfde aantal moleculen minder ruimte inneemt en het water dichter is. Als zout aan een volume water wordt toegevoegd, zijn er meer moleculen in hetzelfde volume, zodat het water dichter is.

Verschillen in temperatuur en zoutgehalte van zeewater vinden plaats aan de oppervlakte. Het water wordt dichter bij de polen. Koude polaire lucht koelt het water af en verlaagt de temperatuur, waardoor het zoutgehalte toeneemt. Zoet water bevriest uit het zeewater en wordt zee-ijs, waardoor ook het zoutgehalte van het resterende water toeneemt. Dit zeer koude, zeer zoute water is zeer dicht en zinkt. Dit zinken wordt downwelling genoemd.

Deze videolezing bespreekt de verticale verdeling van het leven in de oceanen. De dichtheid van het zeewater creëert stromingen, die verschillende habitats bieden voor verschillende wezens (5d): http://www.youtube.com/watch?v=LA1jxeXDsdA (6:12).

Twee dingen gebeuren dan. Het dichte water duwt dieper water uit de weg en dat water beweegt langs de bodem van de oceaan. Dit diepe water mengt zich met minder dicht water als het stroomt. Oppervlaktestromen verplaatsen water naar de ruimte aan de oppervlakte waar het dichte water is gezonken (zie onderstaande figuur). Ook in de diepe oceaan bij Antarctica zinkt water.

Koud water (blauwe lijnen) zinkt in de Noord-Atlantische Oceaan, stroomt langs de bodem van de oceaan en stijgt op in de Stille of Indische Oceaan. Het water reist dan in oppervlaktestromen (rode lijnen) terug naar de Noord-Atlantische Oceaan. Ook bij Antarctica ontstaat diep water.

Omdat onbeperkte hoeveelheden water niet naar de bodem van de oceaan kunnen zinken, moet het water ergens uit de diepe oceaan naar de oppervlakte stijgen. Dit proces wordt upwelling genoemd (onderstaande figuur).

Upwelling dwingt dichter water van onderaf om de plaats in te nemen van minder dicht water aan de oppervlakte dat door de wind wordt weggeduwd.

Generaliseerd treedt upwelling op langs de kust wanneer de wind water sterk van de kust wegblaast. Dit laat een leegte achter die wordt opgevuld door diep water dat naar de oppervlakte stijgt.

Upwelling is uiterst belangrijk waar het voorkomt. Tijdens zijn verblijf op de bodem heeft het koude diepe water voedingsstoffen verzameld die door de waterkolom naar beneden zijn gezakt. Upwelling brengt deze voedingsstoffen naar de oppervlakte. Deze voedingsstoffen ondersteunen de groei van plankton en vormen de basis van een rijk ecosysteem. Californië, Zuid-Amerika, Zuid-Afrika en de Arabische Zee profiteren allemaal van offshore upwelling.

Een animatie van upwelling is hier te zien: http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/currents/03coastal4.html.

Opwellingen vinden ook plaats langs de evenaar tussen de noordelijke en zuidelijke equatoriale stromingen. De wind blaast het oppervlaktewater ten noorden en ten zuiden van de evenaar, zodat diep water upwelling ondergaat. De voedingsstoffen stijgen naar de oppervlakte en ondersteunen veel leven in de equatoriale oceanen.

Samenvatting van de les

• Ocean surface currents are produced by global winds, the Coriolis effect and the shape of each ocean basin.
• De Pacific and Atlantic Oceans have a circular pattern of surface currents called gyres that circle clockwise in the Northern Hemisphere and counterclockwise in the Southern. De Indische Oceaan heeft alleen een gyre tegen de wijzers van de klok in.
• De circulatie van de oceaan aan het oppervlak brengt warm equatoriaal water naar de polen en koeler poolwater naar de evenaar.
• Thermohaliene circulatie drijft diepe oceaanstromingen aan.
• Opwelling van koud, voedselrijk water creëert biologisch rijke gebieden waar het oppervlaktewater van een kust wordt weggeblazen, of waar equatoriaal water naar buiten wordt geblazen.

Vragen

1. Waardoor worden de patronen van oppervlaktestromingen in de oceaan veroorzaakt?
2. Hoe beïnvloeden oppervlaktestromingen in de oceaan het klimaat?
3. Wat is het Coriolis-effect?
4. Welk proces kan diep, dicht water naar de oppervlakte doen stijgen?
5. Waarom zijn upwelling gebieden belangrijk voor het zeeleven?

Verder lezen / aanvullende links

• Leren over oceaanstromingen, 5 min. Life Videopedia http://www.5min.com/Video/Learn-about-Ocean-Currents-117529352
• NOAA’s Ocean Explorer programma http://oceanexplorer.noaa.gov/edu/welcome.html
• Een tutorial voor klas 6 tot 12 over stromingen van NOAA: http://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/welcome.html
• Coole banen: Oceanographer http://news.discovery.com/videos/cool-jobs-cool-jobs-oceanographer.html

Points to Consider

• Sommige wetenschappers hebben de hypothese geopperd dat als er genoeg ijs in Groenland smelt, de Golfstroom zou kunnen worden stilgelegd. Waarom zou dit kunnen gebeuren?
• Als de Golfstroom stopt, wat zou dat dan betekenen voor het klimaat in Europa?
• Hoe dragen de bewegingen van oceaanwater bij aan het leven in de oceaan?