Effekt på det globala klimatet
Överyteströmmar spelar en enorm roll för jordens klimat. Även om ekvatorn och polerna har mycket olika klimat skulle dessa regioner ha mer extremt olika klimat om inte havsströmmarna överförde värme från ekvatorn till de högre latituderna.
Golfströmmen är en flod av varmt vatten i Atlanten, cirka 160 kilometer bred och cirka en kilometer djup. Vatten som kommer in i Golfströmmen värms upp när det färdas längs ekvatorn. Det varma vattnet strömmar sedan upp längs Nordamerikas östkust och över Atlanten till Europa (figur nedan). Den energi som Golfströmmen överför är enorm: mer än 100 gånger världens energibehov.
Golfströmmens varma vatten höjer temperaturen i Nordsjön, vilket höjer lufttemperaturen över land mellan 3 och 6oC (5 och 11oF). London i Storbritannien ligger till exempel på samma latitud som Quebec i Kanada. Londons medeltemperatur i januari är dock 3,8oC (38oF), medan den i Quebec bara är -12oC (10oF). Eftersom luft som rör sig över det varma vattnet i Golfströmmen tar upp mycket vatten får London mycket regn. Quebec är däremot mycket torrare och får sin nederbörd som snö.
På en satellitbild av vattentemperaturen i västra Atlanten är det lätt att urskilja Golfströmmen, som för med sig varmare vatten från ekvatorn upp i östra Nordamerika.
Djupa strömmarDen termohalina cirkulationen styr cirkulationen i de djupa haven. Thermo betyder värme och halin betyder salthalt. Skillnader i temperatur och salthalt förändrar havsvattnets densitet. Så den termohalina cirkulationen är resultatet av densitetsskillnader i vattenmassorna på grund av deras olika temperatur och salthalt.
Vad är temperaturen och salthalten i mycket tätt vatten? Lägre temperatur och högre salthalt ger det tätaste vattnet. När en vattenvolym kyls ner rör sig molekylerna mindre kraftigt så samma antal molekyler tar mindre plats och vattnet blir tätare. Om salt tillsätts till en vattenvolym finns det fler molekyler i samma volym så vattnet är tätare.
Förändringar i havsvattnets temperatur och salthalt sker vid ytan. Vattnet blir tätare nära polerna. Kall polarluft kyler vattnet och sänker dess temperatur, vilket ökar dess salthalt. Färskvatten fryser ut ur havsvattnet och blir till havsis, vilket också ökar salthalten i det kvarvarande vattnet. Detta mycket kalla, mycket salthaltiga vatten är mycket tätt och sjunker. Detta sjunkande kallas downwelling.
Denna videoföreläsning diskuterar den vertikala fördelningen av livet i haven. Havsvattnets täthet skapar strömmar som ger olika livsmiljöer för olika varelser (5d): (6:12).
Två saker händer sedan. Det täta vattnet trycker undan djupare vatten och det vattnet rör sig längs havets botten. Detta djupa vatten blandas med mindre tätt vatten när det flyter. Ytströmmar förflyttar vatten in i det utrymme som blivit ledigt vid ytan där det täta vattnet sjönk (figur nedan). Vatten sjunker också i djuphavet utanför Antarktis.
Kallt vatten (blå linjer) sjunker i Nordatlanten, flyter längs havets botten och stiger upp i Stilla havet eller Indiska oceanen. Vattnet färdas sedan i ytströmmar (röda linjer) tillbaka till Nordatlanten. Djupt vatten bildas också utanför Antarktis.
Då obegränsade mängder vatten inte kan sjunka ner till havets botten, måste vatten stiga upp från djuphavet till ytan någonstans. Denna process kallas upwelling (figur nedan).
Upwelling tvingar tätare vatten underifrån att ta plats för mindre tätt vatten vid ytan som pressas bort av vinden.
I allmänhet uppstår upwelling längs kusten när vinden blåser vattnet kraftigt bort från kusten. Detta lämnar ett tomrum som fylls av djupt vatten som stiger upp till ytan.
Upwelling är extremt viktigt där det förekommer. Under sin tid på botten har det kalla djupvattnet samlat in näringsämnen som fallit ner genom vattenpelaren. Uppvandring för upp dessa näringsämnen upp till ytan. Dessa näringsämnen stöder tillväxten av plankton och utgör grunden för ett rikt ekosystem. Kalifornien, Sydamerika, Sydafrika och Arabiska havet gynnas alla av uppvandring till havs.
En animation av uppvandring ses här: http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/currents/03coastal4.html.
Uppvällning sker också längs ekvatorn mellan de nordliga och sydliga ekvatorialströmmarna. Vindarna blåser ytvattnet norr och söder om ekvatorn så djupt vatten genomgår upwelling. Näringsämnena stiger upp till ytan och stöder mycket liv i de ekvatoriala haven.
Lektionssammanfattning
- Oceanernas ytströmmar produceras av globala vindar, Corioliseffekten och formen på varje havsbassäng.
- Stillahavs- och Atlanthavet har ett cirkulärt mönster av ytströmmar, så kallade gyres, som cirkulerar medsols på det norra halvklotet och moturs på det södra halvklotet. Indiska oceanen har endast en moturs gyre.
- Oberoende havscirkulation för varma ekvatorialvatten mot polerna och kallare polarvatten mot ekvatorn.
- Den termohalina cirkulationen driver djupa havsströmmar.
- Uppblåsning av kalla, näringsrika vatten skapar biologiskt rika områden där ytvattnet blåser bort från en kust, eller där ekvatorialvattnet blåser utåt.
Review Questions
- Vad orsakar mönstren av ytströmmar i havet?
- Hur påverkar ytströmmar i havet klimatet?
- Vad är Corioliseffekten?
- Vilken process kan få djupt, tätt vatten att stiga upp till ytan?
- Varför är uppvällningsområden viktiga för det marina livet?
Fortsatt läsning/tilläggslänkar
- Learn About Ocean Currents, 5 min. Life Videopedia http://www.5min.com/Video/Learn-about-Ocean-Currents-117529352
- NOAA:s Ocean Explorer-program http://oceanexplorer.noaa.gov/edu/welcome.html
- En handledning för sjätte till tolfte klass om strömmar från NOAA: http://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_currents/welcome.html
- Snygga jobb: Oceanograf http://news.discovery.com/videos/cool-jobs-cool-jobs-oceanographer.html
Punkter att tänka på
- Vissa forskare har antagit att om tillräckligt mycket is på Grönland smälter kan Golfströmmen stängas av. Varför skulle detta kunna hända?
- Om Golfströmmen stängs av, vad skulle det få för konsekvenser för klimatet i Europa?
- Hur bidrar havsvattnets rörelser till havets liv?