Was macht eigentlich ein Ozeanograph? Teil II

IMG_9762_stitch_neu-2-3Wie man als Ozeanograph an seine Daten kommt habe ich ja neulich schon an den verschiedenen Messgeräten beschrieben, in diesem Teil soll es nun darum gehen, was man mit diesen Daten dann tatsächlich anfängt.

Eines möchte ich gleich vorweg nehmen: Dieser Post hat nichts mit Fotografie zu tun, sondern ich möchte einfach mal die Gelegenheit nutzen mal ein klein wenig Werbung und Aufklärungsarbeit für meine Zunft zu machen (und es werden auch bunte Bilder vorkommen, wenn auch keine Fotos).

Grundsätzlich misst man die Daten natürlich nicht um der Daten willen, sondern man erhofft sich davon neue Erkenntnisse über die physikalischen Vorgänge im Ozean. Wie schon gesagt interessiert sich ein Ozeanograph in erster Linie für die Werte von Temperatur und Salzgehalt des Wassers, denn daraus lässt sich unter Berücksichtigung des Druckes die Dichte berechnen und diese wiederum ist ausschlaggebend für viele  Meeresströmungen. Dichteunterschiede erzeugen Gewichtsunterschiede (bezogen auf ein bestimmtes Volumen) und damit Druckunterschiede, die das Wasser bewegen.

Globale Oberflächenströmungsgeschwindigkeiten beruhend auf Dichteunterschieden, rot: Strömung nach Osten, blau: Strömung nach Westen (erstellt mit MATLAB)
Globale Oberflächenströmungsgeschwindigkeiten beruhend auf Dichteunterschieden, rot: Strömung nach Osten, blau: Strömung nach Westen (erstellt mit MATLAB)

Mithilfe einiger Gleichungen (für Experten: Die thermischen Windgleichungen) lässt sich aus einem Dichteunterschied tatsächlich eine Strömungs- geschwindigleit ausrechnen. In einer Übung haben wir das einmal für globale Dichtewerte berechnet. Basis dafür war ein Datensatz aus dem „World Ocean Circulation Experiment“ (WOCE), der auf einem Raster von 0,5° alle möglichen Messwerte (für verschiedene Tiefen) bietet. Wir nahmen die Werte für Temperatur und Salzgehalt und berechneten daraus die Dichte und damit die zu erwartende Strömungs- geschwindigkeit. Man kann deutlich erkennen, dass die Strömungsgeschwindigkeiten am Äquator größer sind als an den Polen, das liegt in diesem Fall daran, dass der sog Coriolis-Parameter am Äquator Null ist (und im Nenner der Gleichung steht), daher ist die Rechnung direkt am Äquator auch nicht anwendbar. Die großen Stromsysteme in Äquatornähe existieren aber tatsächlich. Ebenfalls gut erkennen lassen sich der Nordatlantikstrom („Golfstrom“) sowie seine Entsprechung im Pazifik, der Kurushio vor der Küste Japans. Im Südlichen Ozean ist etwas schwächer auch der Antarktische Zirkumpolarstrom zu erkennen, der die Antarktis im Uhrzeigersinn umströmt.

Oberflächenströmungsgeschwindigkeiten beruhend auf Dichteunterschieden, rot: Strömung nach Osten, blau: Strömung nach Westen (erstellt mit MATLAB)
Oberflächenströmungsgeschwindigkeiten beruhend auf Dichteunterschieden, rot: Strömung nach Osten, blau: Strömung nach Westen (erstellt mit MATLAB)

Nun kann man sich auch einzelne Ozeanregionen genauer anschauen, wie z.B. das Golf- und Nordatlantikstromsystem, das Teil des großen, im Uhrzeigersinn rotierenden subtropischen Wirbels im Nordatlantik ist. Gut erkennbar fließt der Äquatorialstrom aufgrund der Landmasse, die ihm den Weg nach Westen versperrt, an der Nordküste Südamerikas nach (Nord-) Westen in die Karibik und in den Golf von Mexiko, wo er zum Golfstrom wird. Vor Kuba knickt er ab, umrundet Florida und wird schließlich nach der Ablösung von der Küste (etwa bei 75°W) zum Nordatlantikstrom, dem Nordeuropa warme Winter verdankt.

Es kann also allein auf der Basis von Werten von Temperatur und Salzgehalt auf die Strömungen geschlossen werden. Diese sind es letztendlich für die sich die meisten Ozeanographen interessieren, da sie wichtige Informationen über Klimafaktoren, die Verteilung von Nährstoffen oder Lebewesen liefern. Allerdings werden die Meeresströmungen nicht allein durch Dichteunterschiede angetrieben. Auch andere Phänomene, wie z.B. der Wind und die Gezeiten haben ebenfalls einen Einfluss. Diese Methode der Berechnung stellt aber trotzdem einen recht guten Überblick über das globale Stromsystem dar.

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