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Die vielen massiven Wasserschichten unter der gewellten Oberfläche eines Ozeans gelten als tiefe Ozeanschichten, und geschätzte 90 Prozent eines Ozeans bestehen aus tiefem Wasser. Verschiedene Kräfte bewirken zusammen, dass das Wasser tiefe Meeresströmungen erzeugt, die mit einem bestimmten Zirkulationsmuster rund um den Globus fließen.
Tiefsee-Strömungen
Tiefe Meeresströmungen in Ozeanen werden durch eine große Menge sinkenden Oberflächenwassers verursacht. Oberflächenwasser ist die oberste Wasserschicht, die der Oberfläche am nächsten liegt. Die Sonne kann diese obere Schicht leicht erreichen, das Oberflächenwasser erwärmen und einen Teil des Wassers verdampfen. Wenn das Oberflächenwasser extrem kalt wird, verdichtet sich das Oberflächenwasser aufgrund der niedrigeren Temperatur und des zusätzlichen Salzes stärker als das darunter liegende Wasser, und das Oberflächenwasser sinkt in einem Kreislaufprozess, der als bekannt ist, in die Tiefen des Ozeans ab thermohaline Zirkulation. Die thermohaline Zirkulation oder das Absinken von hochdichtem Oberflächenwasser ist die Quelle tiefer Strömungen in Ozeanen.
Wo sie auftreten
Die thermohaline Zirkulation kann sich nur in extrem kalten Regionen entwickeln, in denen die Lufttemperatur niedrig genug ist, um das Oberflächenwasser sehr kalt, stark salzig und dichter als das Wasser darunter zu machen. Daher treten tiefe Strömungen im Allgemeinen in den Regionen höherer Breitengrade der Erde auf, wie z. B. im nordatlantischen Tiefwasser und im antarktischen Grundwasser, und aus diesen kalten polweisen Regionen fließen die tiefen Strömungen relativ langsam in Richtung Äquator.
Eigenschaften
Nach dem thermohalinen Zirkulationsprozess vermischt sich das Oberflächenwasser, das in die Tiefe des Ozeans sinkt, nicht gut mit dem Wasser darunter, sodass die sinkenden Wassermassen anhand wissenschaftlicher Daten leicht identifiziert werden können. Tiefe Strömungen zeichnen sich durch die extrem kalten Wassertemperaturen, die relativ hohe Sauerstoffkonzentration und die hohen Salzgehalte aus, die alle aus sinkendem Oberflächenwasser resultieren. Aufgrund dieser Bedingungen ist das Wasser in tiefen Meeresströmungen ebenfalls sehr dicht.
Zirkulationsmuster
Viele tiefe Ströme folgen einem bestimmten Zirkulationsmuster, während sie sich um den Planeten bewegen, und das Muster bildet normalerweise einen Zyklus. Die tiefsten Wasserströmungen bilden sich im Nordatlantik in der Nähe von Island, und von dort beginnt die tiefe Strömung mit ihrem Zirkulationsmuster. Das sehr dichte Wasser in der tiefen Strömung fließt südlich am südlichen Rand Afrikas vorbei, durchquert den südlichen Indischen Ozean, fließt an der Ostseite Australiens vorbei und geht in den Nordpazifik über. Sobald die tiefe Strömung in den Nordpazifik eintritt, verursachen steigende Temperaturen eine geringere Dichte im tiefen Wasser, und das Wasser wird wiederum schwimmender und steigt wieder an die Oberfläche.
Das Oberflächenwasser im Nordpazifik fließt dann nach Süden, gleitet zwischen Asien und Australien, schlängelt sich wieder um den südlichen Rand Afrikas - diesmal jedoch nach Westen - und fließt dann über den Südatlantik. Vom Südatlantik aus verbindet sich das Wasser mit dem Golfstrom und fließt wieder nach Norden. Sobald es in die kälteren, höheren Breiten des Nordatlantiks zurückkehrt, sinkt das dichte Oberflächenwasser zurück in das tiefere Wasser, bildet eine tiefe Strömung und wiederholt den gesamten Zyklus erneut.