Meere sind ständig in Bewegung. Angetrieben durch den Wind, durch Abkühlungsprozesse an der Oberfläche sowie durch Unterschiede des horizontalen Salzgehalts und der Temperatur, bilden sich in den Ozeanen Wasserbewegungen aus. Wenn diese über große Flächen und Tiefen strukturiert sind, spricht man von Meeresströmungen.
Meeresströmungen an der Oberfläche sind durch Menschen auf Seefahrt seit vielen Jahrhunderten bekannt und detailliert beobachtet. Diese Strömungen sind oft direkt an Winde gekoppelt. Die Strömungsrichtung wird aber zusätzlich durch die Erdrotation beeinflusst. Auch im tiefen Ozean können sehr starke Strömungen auftreten. Die Tiefenströmungen unterhalb von etwa einem Kilometer Tiefe werden hauptsächlich durch horizontale Schwere und damit Druckunterschiede hervorgerufen. Diese wiederum ergeben sich aus regionalen Unterschieden in der Temperatur und dem Salzgehalt des Wassers in der Tiefsee. Die wohl bekannteste periodische Strömung ist die Gezeitenströmung, die durch die Anziehungskraft der Gestirne, allen voran des Mondes und der Sonne, auf der rotierenden Erde erzeugt werden.
Meeresströmungen werden in der Regel nach den Regionen benannt in denen sie auftreten. Man vermeidet es heute, Personennamen von „großen Entdeckern“ zu verwenden. So ist es nicht mehr zeitgemäß vom „Humboldt-Strom“ zu sprechen, wenn man die Meeresströmung vor der Küste Chile und Perus meint. Sie wird heute als Peru-Chile-Strom bezeichnet. Die wohl bekannteste Meeresströmung für Nordeuropäer, deren Name ebenfalls auf sein Entstehungsgebiet zurückgeht, ist der Golfstrom. Er weist an der Oberfläche mittlere Geschwindigkeiten von mehr als 10 km/h auf. Wegen seiner großen Bedeutung für die Schifffahrt ist der Golfstrom bereits seit Jahrhunderten intensiv beobachtet und kartiert worden. Um beispielweise mit dem Schiff von Nordamerika nach Europa zu reisen, empfiehlt es sich, dem Golfstrom zu folgen. So lässt sich Zeit und Treibstoff zu sparen.
Bedeutung des Golfstroms für Europa
Der Golfstrom hat seinen Ursprung in der Floridastraße, die den Golf von Mexiko mit dem Atlantik verbindet, daher der Name Golfstrom. Er setzt sich vor der US-amerikanischen Ostküste nach Norden und transportiert dabei sehr warmes Wasser aus den tropischen Regionen in den kühleren Norden. Der Golfstrom löst sich etwa bei Kap Hatteras in North Carolina von der Ostküste der USA und strömt ostwärts in den offenen Atlantik. Ab hier wird oft ein anderer Name für die Strömung verwendet, man spricht nun vom „Nordatlantikstrom“.
Der Nordatlantikstrom fließt quer über den Atlantik ostwärts in Richtung Europa und führt auf seinem Weg große Mengen warmen Wassers mit sich. Das Vordringen diese warmen Wassers an den Westküsten Europas ist mitverantwortlich für das milde Klima Nordeuropas. Man geht davon aus, dass es ohne den Wärmetransport des Golfstroms im Durchschnitt fünf bis zehn Grad kälter auf dem europäischen Kontinent wäre. Das entspräche Temperaturen wie etwa in Sibirien. Das milde Klima hat auch positive Auswirkungen auf die Landwirtschaft. Die Schifffahrt profitiert ebenfalls davon, da der Golfstrom/Nordatlantikstrom wichtige Häfen Europas auch im Winter eisfrei hält.
Erwähnenswert ist auch der Einfluss des Golfstroms auf das Ökosystem. Eines der bekanntesten Beispiele dazu ist der Lebenszyklus des Europäischen Flussaals. Das Laichgebiet der Aale befindet sich in der Saragossa-See. Von hier aus ziehen die Jungaale dann nach Westen und schließlich in die Flüsse Europas. Dabei werden sie vom Golfstrom mitgetragen. Aber auch viele andere Meeresbewohner – wie beispielsweise Meeresschildkröten – nutzen das vielfältige Nahrungsangebot und den Planktonreichtum des Golfstroms für ihre Wege durch den Atlantik.
Der Golfstrom/Nordatlantik Strom sind Meeresströmungen die letztlich durch die großräumigen Windfelder, mit Westwinden in mittleren Breiten (etwa 50 °N/S) und Ostwinden /Passatwinden in den niederen Breiten (etwa 15 °N/S), erzeugt werden. Eine derartige Anordnung der Windfelder ist über jedem Ozean zu finden. Eine Ausnahme bildet der nördliche Indische Ozean der dem halbjährlichen Windwechsel durch den Monsun unterliegt. Diese Winde treiben in Kombination mit der Erdrotation beckenweite "Wirbel" an, die auch als "Gyren" bezeichnet werden. Die Zentren der Gyre sind nach Westen verschoben und so kommt es zu einem anwachsen der Geschwindigkeit an der Westseite der Ozeane. Im Nordatlantik ist dieser westliche Randstrom der Golfstrom, im Nordpazifik heißt dieser Strom Kuroshio, im Südpazifik Ostaustral-Strom.
Veränderungen des Meeresspiegels mit Satelliten beobachten
Die GRACE-Satellitenmissionen liefern als einziges gegenwärtig bekanntes Fernerkundungsverfahren quantitative Aussagen zu Massenverlagerungen zwischen Kontinenten und Ozeanen. Damit kann erstmals der Anteil von Schmelzwasser am Anstieg des Meeresspiegels genau quantifiziert und als eigene Komponente im Zeitverlauf dargestellt werden.
Artikel lesen: Veränderungen des Meeresspiegels (auf globalwaterstorage.info)
Riesiger Unterwasserstrom von Island bis nach Argentinien
Zusätzlich zum Windantrieb wird der Golfstrom aber auch durch Dichteunterschiede im Wasser angetrieben. Das mit den Golfstrom und Nordatlantikstrom nach Norden und Osten transportierte Wasser wird mehr und mehr abgekühlt. Dadurch wird es schwerer und sinkt in immer größere Tiefen ab. Das „schwerste“ Wasser wird nördlich eines untermeerischen Gebirges, das sich von Grönland über Island bis Schottland erstreckt, geformt. Um in den Nordatlantik zu gelangen muss es das Gebirge überströmen, die tiefste Tiefe ist nur etwa 600 m. Es beinhaltet etwa sechsmal mehr Wasser als alle Flüsse der Erde, strömt ständig über diese Schwelle und breitet sich dann – von der Erdrotation beeinflusst – am Westrand des Atlantiks nach Süden aus. Dies bildet die Quelle einer Meeresströmung, die als „Tiefer Westlicher Randstrom“ bezeichnet wird.
Auf seinem Weg nach Süden kommen noch zusätzliche Wasser durch Absinkvorgänge, aber auch durch Einmischen von Umgebungswasser hinzu, und die Stärke wächst etwa um das Dreifache an. Der Tiefenstrom durchquert den gesamten Nord und Südatlantik und lässt sich auch vor der Argentinischen Küste noch klar erkennen. Er spielt eine entscheidende Rolle in der Zusammensetzung der Tiefsee und ist Teil des weltumspannenden Systems von Strömungen und Wasserbewegungen, das als „globales Förderband der Meere“ bezeichnet wird.
Neben den hier beschriebenen großräumigen Meeresströmungen ist der Ozean aber von kurzfristigen und kleinskaligen Wasserbewegungen durchsetzt – die bis in den Millimeterbereich von Interesse sind, um das System Ozean zu verstehen und zu beschreiben. Viele dieser Bewegungen lassen sich nur mit speziellen Instrumenten beobachten. An der Meeresoberfläche sind zwar nicht die Bewegungen selbst, jedoch das Resultat als komplexe Strukturen, beispielsweise von Oberflächen-Temperaturkarten die moderne Satelliten liefern, gut zu erkennen. Unterhalb der Oberfläche können Beobachtungssysteme wie Unterwassergleiter, vom Schiff herabgelassene Sensoren oder in der Wassersäule verankerte Sensoren mit räumlich oder zeitlich hochauflösenden Daten helfen, die Wasserbewegung zu entdecken und zu vermessen.
Die Erkenntnisse aus der Analyse der Beobachtungsdaten gehen in die Weiterentwicklung der mathematischen Ozeanmodelle ein. Von hochauflösenden Modellen, die nur wenige Kilometer große Rechenzellen besitzen, lässt sich die Vielfalt der Meeresbewegungen wunderbar erkennen. Großräumige geordnete Meeresströmungen wie der Golfstrom lassen sich klar identifizieren. Man sieht aber auch, dass der Ozean turbulent ist und angefüllt mit Wirbeln aller Art. Dachte man früher, dass die Meeresströmungen die wichtigsten Umverteiler von Wärme und Stoffen im Ozean sind, haben moderne Studien ergeben, dass auch kleinskalige Wirbel von großer Bedeutung sind.
Text: Dr. Johannes Karstensen, GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
