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Die geographischen Seiten des TLG

  • Das Netz weltweiter Meeresströmungen

    Das Netz weltweiter Meeresströmungen

    Meeresströmungen werden grundsätzlich durch stetige Windsysteme ausgelöst, zum Beispiel durch die Westwindgürtel.

    meeresstroemung1
    Mit freundlicher Genehmigung von: lighthouse-foundation.org (©)

    Zu einer eindrucksvollen Animation des weltumspannenden Netzes der Haupt-Meeresströmungen inklusive der Tiefenströme
    (mit freundlicher Genehmigung des Deutschen Klimarechenzentrums (©); 10MB!!):
    -> hier klicken

    Wer nahezu alle oberflächennahen Meeresstroemungen und Verwirbelungen in einem Überflug über die Erde kennen lernen will
    (NASA Goddard Space Center)
    klickt hier

    Das weltumspannende Förderband transportiert warmes Meerwasser aus den Tropen weit nach Norden, wo es die Westwinde in den mittleren Breiten erwärmt. Damit werden die Tropen gekühlt, der Norden wird beheizt. Das Meerwasser kühlt sich auf dem Weg in den Norden ab, seine Dichte steigt an. Westlich und östlich vor Grönland sinkt es dann schließlich in die Tiefe und fließt dort Richtung Süden ab (thermohaline Zirkulation). In einem Kreislauf werden zum Ausgleich weitere warme Wassermassen an der Oberfläche aus dem Süden nachgeführt. Im Golfstrom werden etwa 15-20 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde transportiert.

    Info:

    Quellen:

  • Eiszeit oder Heißzeit?

    Eiszeit oder Heißzeit? - The day after tomorrow

    Ist Roland Emmerichs Klima-Schocker (2004) - wenn auch in Hollywood-Manier - realistisch?
    Droht uns bei einem Stocken des Golfstromes, der Warmwasserheizung Europas, ein Tiefkühlschock?

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    Wir wissen, dass die Temperaturen weltweit seit 1880 um ca. 1,2°C gestiegen sind. Seit 1900 dürfte der menschliche Einfluss den Hauptanteil zur Erwärmung beitragen. Zu nennen ist hier besonders der ungebremst immer weiter steigende Kohlendioxid-Ausstoß aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe (Autoverkehr, Heizung, Industrie,...).

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    Temperaturentwicklung der letzten 1000 Jahre
    (aus: Klima in Menschenhand. Schweizer Bundesamt für Umwelt. Nach IPCC (Intergovernmanetal Panel on Climate Change)

    Der Golfstrom könnte tatsächlich ins Stocken geraten und zusammenbrechen, aber vermutlich (laut Professor Seiler vom Klimaforschungszentrum Karlsruhe) erst, wenn die weltweite Erwärmung ca. 2°C erreicht hat. Wird ein Stocken des Golfstroms ausgelöst, oder seines nördlichen Ausläufers, des Nordatlantikstroms zum Beispiel im Jahr 2100, dann würden die Temperaturen in Mittel-Europa etwa um zwei Grad sinken, also auf heutige Werte.

    Neue Erkenntnisse aus dem November 2005 zeigen eine Abschwächung des Tiefenstroms, der das abgekühlte Wasser vom Norden wieder Richtung Äquator zurückführt um 30% im Vergleich zum Zustand vor vor fünfzig Jahren.
    Gemessen wurde bei 25° nördl. Breite zwischen den Bahamas und den Kanarischen Inseln. Da bei Messungen im Jahr 1998 noch keine deutliche Veränderung gegenüber frühreren Messfahrten (1957, 1981, 1992) zu erkennen war, muss im Moment offen bleiben, was die Ursache des Schwundes von Tiefenwasser ist. Ob es sich hierbei um eine natürlich Schwankung handelt oder um ein erstes Zeichen, dass sich auch der oberflächennahe Warmwasserzustrom nach Norden verringert, ist unklar.

    In einer auf vier Jahre angesetzten Messkampagne wurden 22 automatische Messbojen im Atlantik verankert, deren Daten Aufschluss darüber geben sollen, was sowohl in den Oberflächen-, als auch in den Tiefenströmungen geschieht.
    Dr. Stewart Cunningham, der gerade von der Messfahrt zurückgekommen ist sagt: "Kontinuierliche Messungen könnten uns vor möglichen schnellen Klimaänderungen warnen. Was wir installiert haben, ist sozusagen ein Frühwarnsystem für den Atlantik."

    Neue Vergleiche zwischen älteren und neueren Messungen lassen den vorläufigen Schluss zu, dass die weltweiten Strömungen natürlicher Weise massiven Schwankungen unterworfen sind, daher sind die beobachteten Abweichungen momentan kein Grund zur Sorge. Bis 2021 ergibt sich eine Abschwächung um etwa 15% in den letzten 100 Jahren. Ab einem Wert von über 40-45% dürfte die Strömung abbrechen.
    Eine Studie aus 2022 spricht die derzeitige Abschwächung natürlichen Schwankungen zu.

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    Temperaturveränderung weltweit bei Aussetzen des Nordatlantik-Stroms
    (aus: http://www.clivar.org/)

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    Nordatlantik-Strom
    (aus: http://www.clivar.org/)

    Ein Temperatursturz bei Aussetzen des Golftsroms geschähe natürlich nicht innerhalb weniger Tage, eher dürfte es sich um einen Prozess von nur einigen Jahren handeln. Wie unser Klima dann tatsächlich aussieht, ist aber noch unklar, wird es besonders im Winter kälter und bleiben die Sommer warm, oder kühlt Mitteleuropa gleichmäßig ab?

    Hart treffen dürfte ein Versiegen des Golfstroms unter anderem alle Gebiete in der Umgebung des Nordatlantik. Sind etwa in Teilen der Skandinavischen Halbinsel die Wintertemperaturen durch den Nordatlantikstrom um über 10°C höher als sie es der Breitenlage nach sein dürften, so würde dort ein Temperatursturz ungeahnten Ausmaßes einsetzen.

    Welche weiteren Folgen ein Aussetzen des weltumspannenden Warmwasserförderbandes, dem der Golfstrom als nördlichster Ausläufer angehört, noch haben könnte, ist eher ungewiss. Es gibt aber Hinweise, dass zum Beispiel in den Monsungebieten Afrikas und Asiens die Menge der Niederschläge so deutlich zurück gehen könnte, dass Dürren und folgende Missernten Milliarden Menschen treffen könnten (Alley).

    Beim vollständigen Aussetzen dieses Wasseraustauschsystems würden die Tropen wohl um ein bis drei Grad wärmer, der Norden entsprechend kühler.

    Übrigens: werden die tropischen Meere entlang des Äquators noch wärmer als es heute bereits der Fall ist, so nimmt die Häufigkeit von Hurrikans deutlich zu.

    Mehr Infos:

    Quellen:

    • Alley, Richard B.: Das sprunghafte Klima.www.dkrz.de (Deutsches Klimarechenzentrum)
    • IPCC
    • http://www.noc.soton.ac.uk/ (National Oceanography Centre, Southampton, Pressemeldung vom 01.12.05))
    • Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! (Meldung vom 30.11.05, nach: BrydenH., LongwortH. & CunninghamS. Nature, 438. 665 - 657 (2005))
    • daswetter.com, klimareporter.de
  • Thermohaline Zirkulation

    Thermohaline Zirkulation

    Temperaturunterschiede und Variationen im Salzgehalt sind die Ursachen für Dichteunterschiede bei Meerwasser. Im Atlantik findet sich der höchste durchschnittliche Salzgehalt aller Ozeane. Zudem verdunstet aus den oberflächennahen warmen Strömungen auf dem Weg nach Norden eine bedeutende Menge Wasser, was den Salzgehalt und damit die Dichte erhöht. Unterwegs kühlt die Meeresströmung langsam ab. Die Dichte steigt weiter.

    Lokale Dichteunterschiede bedingen eine starke Absinktendenz, verstärkt z.B. durch kalte Winde vom nordamerikanischen Kontinent westlich von Grönland oder winterliches Abkühlen und Gefrieren der Meeresoberfläche östlich von Grönland, was zum Ausfrieren von stark salzhaltigem und sehr kaltem Wasser aus dem entstehenden Meereis (Eis enthält nahezu kein Salz) führt. Gewaltige Mengen Wasser sinken in die Tiefe ab.

  • Warum können große Meeresströmungen abreißen?

    Warum können große Meeresströmungen abreißen?

    Durch äußere Einflüsse können Meeresströmungen verstärkt oder aber auch unterbrochen werden. So sind größere zusätzliche Süßwasserzuflüsse, etwa aus Schmelzwasser aus der Arktis in der Lage Strömungssysteme ganz zu unterbrechen.

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    Höhere Niederschlagsmengen im Norden, das Auftauen des Permafrostbodens, eine stetig steigende Zahl von Eisbergen im Nordatlantik,... Immer mehr Eis taut in den Sommern ab und immer mehr Wasser fließt aus den Gletschern Grönlands ins Meer.
    Auf dem Photo sieht man den Abfluss von Schmelzwasser an der Oberfläche eines Gletschers, das in einer sogenannten Gletschermühle in die Tiefe stürzt und schließlich am Fuß des Gletschers austritt.
    (Photo Courtesy: Roger J. Braithwaite, The University of Manchester, UK)

    Das liegt einmal daran, dass Wasser mit höherem Salzgehalt schwerer ist, als Wasser mit geringerem Salzgehalt. Beim Gefrieren von Meerwasser wird das Salz aus dem Eis ausgeschieden. Das umgebende Meerwasser wird salzhaltiger, also schwerer.
    Zudem ist warmes Wasser leichter als kaltes.

    Gelangen die warmen oberflächlichen Meeresströmungen nach Norden, kühlen sie ab, dabei steigt ihr Gewicht und sie beginnen in die Tiefe abzusinken. Dies nennt man thermohaline Zirkulation (von gr. thermos - Temperatur; hals - Salz).

    Verdünnt nun Süßwasser das Meerwasser, so wird es leichter, die Absinktendenz wird geringer. Wird aber auf der Nordhalbkugel aus dem Norden kein kaltes Tiefenwasser mehr Richtung Süden geführt, so reißt irgendwann die gesamte Strömung ab.

    Animation dazu: ->hier klicken!

    Ein so stabiler Zustand und ein ununterbrochenes Funktionieren des Golfstroms, wie er die Entwicklung Europas in den letzten zwanzigtausend Jahre begleitet hat, ist eigentlich recht ungewöhnlich. Forschungen haben ergeben, dass kurze oder längere Aussetzer des Systems der atlantischen Meeresströmungen in der Zeit von vor 110.000 bis vor 23.000 Jahren nicht selten gewesen sind. Ein solches "Flackern" der Meeresströmungen, also ein Aussetzen und plötzliches Wiederanspringen, hat zu extremen klimatischen Veränderungen während der Eiszeiten beigetragen.

    Quellen:

  • Wellen und Strömungen - die Ekman-Spirale

    Warum Strömungen sich nicht ganz an die Winde halten - die Ekman-Spirale

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    (NOAA/übers. STM)

    Der Grund ist ein einfacher: die ablenkende Wirkung der Coriolis-Kraft erzeugt eine Rechtsablenkung des Wassers auf der Nordhalbkugel.
    Dabei übertragen übereinander liegende Wasserschichten die ablenkende Wirkung in die Tiefe und bewirken immer weiter gehende Ablenkungen in der nächsten Schicht.
    Die jeweils nächste Schicht nimmt die Vorwärtsbewegung der Strömung auf und eine "neue" Rechtsablenkung in Folge der Corioliskraft dazu.

     

  • El Niño - wenn der Pazifik zu warm wird

    El Niño - wenn der Pazifik zu warm wird

    El Niño, das Christkind (daher der Name), tritt in unregelmäßigen Abständen von drei bis ca. 7 Jahren um die Weihnachtszeit herum auf. Die Fischer an der peruanischen Küste, die den Namen aufgebracht haben, können sonst aus dem Überfluss der nährstoffreichen kalten Meeresströmung schöpfen. Während einer echten El Niño-Episode bleiben die Fischschwärme aus, selbst die brütenden Vögel an der peruanischen Küste verhungern.

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    (Grafik: NOAA, Übersetzung: STM)

    Während einer mindestens 6-9 Monate andauernden El Niño-Episode ist die normale Windzirkulation über dem Pazifik komplett unterbrochen.
    In normalen Jahren strömt warmes Wasser an der Oberfläche entlang des Äquators Richtung Westen. Jetzt aber wird an der Westküste Südamerikas das kühle nährstoffreiche Tiefenwasser, das dort üblicher Weise aufquillt, von warmem Wasser erwärmt, das aus dem Westen heranströmt und der kalte Humboldtstrom bricht ab.
    In der westpazifischen Region um Indonesien fällt kaum Niederschlag, an der südamerikanischen Küste ist es sehr feucht und warm.

    Die nahezu weltweiten Auswirkungen einer El Niño-Episode werden in unten stehender Grafik deutlich. Ob und wie Europa während eines solchen Ereignisses betroffen ist, wird noch diskutiert.

    nino1
    (Grafik: NOAA, Übersetzung: STM)

    Quellen:

    • www.noaa.gov
    • www.nasa.gov
    • Caviedes, C. N.:El Nino. Klima macht Geschichte. Darmstadt 2005.
    • Bendix, A. u. J.: El Niño - Ein Dauerbrenner. In: Glaser, R. u.a. (Hrsg.): Planet Erde. Nord- und Südamerika. Darmstadt 2006, 176-188.
  • 5. Winde und Ozeanströmungen

    Winde und Ozeanströmungen

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    Winde um ortsstabile Hochdruckzellen herum transportieren in gewaltigen Förderbändern ähnlichen Ozeanströmungen kaltes Wasser Richtung Äquator und warmes Wasser vom Äquator Richtung der Pole.

    Sie sorgen für eine Umverteilung des durch die hohe eingestrahlte Sonnenenergie entstandenen Temperaturüberschusses der Wassermassen am Äquator in Regionen mit kühlerem Wasser.

    Damit sorgen die weltweiten Windsysteme nicht nur für eine Ableitung der Lufttemperaturgegensätze, sondern auch der termischen Gegensätze der Ozeane.

    Die Meere haben aber auch noch mehr Einflus auf unseren Planeten:

    (Video mit Übersetzung des Sprechertextes: NASA-Video: Ozeanströmungen)

    Mehr Infos:

  • Spezialwissen: Der "normale" Zustand der ENSO

    Der "normale" Zustand der ENSO

    (El Niño Southern Oszillation)
    Wenn der Pazifik auf einen neuen El Niño wartet

    Nach dem Umkippen eines El Niño in eine La Niña, kehrt der Pazifik langsam in seinen Normalzustand zurück. Der Normalzustand ist gekennzeichnet durch warmes Wasser im Westpazifik und eine kühle Strömung (Humboldt-Strom) vor der Westküste Südamerikas.

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    (Grafik: NOAA, Übersetzung: STM)

    Möglicherweise existiert im Pazifik eine Art Schaukelbewegung (Southern Oszillation), die in Abständen von drei bis fünf Jahren aus dem Westpazifik eine warme Wasserwelle auf die südamerikanische Westküste zulaufen lässt, wo sie nach Norden und Süden abgelenkt wird. Die Ankunft der Welle entspricht dem Beginn eines El Niño-Ereignisses.
    Teile der Welle werden nördlich und südlich des Auftreffpunktes nach Westen zurück reflektiert, wobei sie das von der warmen Welle verdrängte kühle Oberflächenwasser in den Westpazifik transportieren.
    Kommt das kühle Wasser nach etwa einem Jahre im Westpazifik an, wird die Strömung dort wieder zurückreflektiert und kommt durch die atmopshärischen Winde beschleunigt als kalte Strömung nach wenigen Monaten wieder in Südamerika an, wo das sehr kühle Wasser nun ein La Niña-Ereignis auslöst.
    Auch dabei wird Wasser reflektiert, nun aber die vom kalten Wasser verdrängten warmen Wassermassen, die nun Richtung Wetspazifik wandern (siehe Grafik oben: "Normalzustand"). Dabei liegt die Temperatursprungschicht (Thermokline) zwischen warmem und kalten Wasser bei Südamerika an der Oberfläche und sinkt Richtung Westen in die Tiefe ab.

    El Niño und La Niña sind also wahrscheinlich die beiden Extrempole der ENSO, die bekannt sind für ihre weltweiten Auswirkungen auf Niederschlagsmengen, Niederschlagsverteilung und Temperaturen.

    Siehe auch:

    Quellen:

    • www.noaa.gov
    • www.nasa.gov
    • Caviedes, C. N.:El Nino. Klima macht Geschichte. Darmstadt 2005.
    • Bendix, A. u. J.: El Niño - Ein Dauerbrenner. In: Glaser, R. u.a. (Hrsg.): Planet Erde. Nord- und Südamerika. Darmstadt 2006, 176-188.
  • Stärkere Belege für Abschwächung des Golfstromsystems

     Stärkere Belege für Abschwächung des Golfstromsystems

    Die als Golfstromsystem bekannte Umwälzströmung im Atlantik – eines der wichtigsten Wärmetransportsysteme der Erde, das warmes Wasser nach Norden und kaltes Wasser nach Süden pumpt – ist heute schwächer als je zuvor in den vergangenen 1000 Jahren.
  • Abenteuer - Wellen und Strömungen

    Wellen und Strömungen

    wellen
    Die Bewegung eines Wasserteilchens an der Oberfläche:
    Wellen bewegen Wasserteilchen im Kreis und nicht weiter,
    sie bewegen sie also nur an Ort und Stelle.

    Die Fortbewegung eines Wasserteilchens ist Sache der Meeresströmungen.

    wellen
    Ein Oberflächenstrom an warmem (rot) Wasser an der Oberfläche strömt entlang der amerikanischen Küste nach Nordosten - Richtung Europa.

    Zwei Hauptursachen kennen wir, die große Meeresströmungen auslösen und fortbestehen lassen: Wind und Veränderungen in Dichte und Salzgehalt.
    Beständiger Wind setzt (warmes) Oberflächenwasser in Bewegung, sich in arktischen und antarktischen Regionen abkühlendes Wasser verdichtet sich, sinkt ab und setzt einen Kreislauf in Bewegung.
    Hinzu kommt beim Gefrieren von Meerwasser aus dem entstehenden Eis ausgeschlossenes Salz, das das abkühlende Wasser noch dichter (und damit schwerer) macht.

    Zur Vertiefung:

     

  • NASA-Video: Meeresströmungen

    NASA-Video: Meeresströmungen

     

    Die Erde ist der Wasserplanet.

    Obwohl vierzig Prozent der Weltbevölkerung an oder in der Nähe von Küstenregionen leben, wirkt sich das Meer auf die Menschen überall aus. Der größte Teil des Wassers der Erde wird im Meer gespeichert - eine treibende Kraft für Wetter und Klima.

    Die Erdoberfläche wird von der Sonne ungleichmäßig erwärmt. Wärme, eine Form von Energie, hilft, die Zirkulation des Ozeans und der Atmosphäre anzutreiben. Der Ozean absorbiert und speichert mehr Wärme als die Atmosphäre. Sowohl die Atmosphäre als auch der Ozean bewegen sich; die Atmosphäre tut dies schnell, der Ozean langsam.

    Verschiedene Kräfte halten das globale Ozeanförderband oder die thermohaline Zirkulation in ständiger Bewegung. Unterhalb der Oberfläche werden tiefliegende Strömungen durch Dichteunterschiede erzeugt. Durch die Durchmischung und Auftrieb im Ozean wird nährstoffreiches Wasser an die Meeresoberfläche transportiert. Nährstoffe unterstützen die biologische Produktivität im Meer.

    Starke Schwankungen der Höhe der Meeresoberfläche und der Temperatur der Meeresoberfläche beeinflussen die Zirkulation des Ozeans und der Atmosphäre. El Niño und La Niña treten auf, wenn wechselnde Windmuster warmes und kaltes Wasser im äquatorialen Pazifik verdrängen. Beide haben globale Auswirkungen. Während eines dieser Ereignisse führt der Ersatz von Kaltwasser durch Warmwasser zu Lufttemperaturschwankungen und Änderungen der Luftfeuchtigkeit. Dies verändert das Wettergeschehen, indem es Stürme und Niederschläge an neue Orte lenkt. Niederschlagsverschiebungen wirken sich auf das Pflanzenwachstum und die von Dürre betroffenen Gebiete aus.

    Wenn Wärme zwischen der Meeresoberfläche und der Atmosphäre ausgetauscht wird, beeinflusst sie das Klima. So bringen beispielsweise Wärme und Feuchtigkeit, die der Golfstrom nach Norden transportiert, wärmere Temperaturen und ein gemäßigtes Klima nach Europa.

    Ein Ozeanwirbel ist ein kreisförmig sich bewegender Wasserkörper, der aus einer Meeresströmung austritt. Wirbel spielen eine große Rolle beim Transport von Wärme und Nährstoffen.

    Gewitter sind in den Tropen ein häufiges Phänomen. Einige von ihnen können sich in großen rotierenden Systemen mit starken Winden organisieren, die zu tropischen Stürmen oder Hurrikanen werden. Tropische Ozeanbecken wie die Karibik und der Golf von Mexiko verfügen über eine hohe Wärmeentwicklung, was diese Regionen für eine schnelle Sturmintensivierung geeignet macht. Durch die Entnahme großer Mengen an Wärme aus dem Meer können Stürme zu massiven und zerstörerischen Hurrikanen werden. Als treibende Kraft für Wetter und Klima ist der Ozean für das Leben auf der Erde unerlässlich. Es ist der Hauptspeicher für das Wasser auf der Erde. Ohne den Ozean wäre unser Planet unbewohnbar.

    NASA-Satelliten und ihre einzigartige Aussicht aus dem All tragen dazu bei, den weiten und weitgehend unerforschten Ozean zu erforschen.

    Quelle:

    NASA (https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=11056)

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