Oceany

Wiadomości podstawowe

Cyrkulacja oceaniczna

Promieniowanie słoneczne nie dociera równomiernie do powierzchni Ziemi. Większość energii słonecznej trafia do obszarów okołorównikowych. Powoduje to występowanie dużych gradientów temperatury pomiędzy równikiem a biegunami. Zarówno cyrkulacja atmosferyczna, jak i oceaniczna są kształtowane przez te różnice temperatury i powodują przenoszenie ciepła od równika ku biegunom. Oceany transportują około polowy tego ciepła, dlatego są ważnym czynnikiem klimatotwórczym. Jeżeli cyrkulacja oceaniczna ulegnie zmianie wskutek globalnego ocieplenia, to może to wywołać poważne zmiany klimatu. Cyrkulacja oceaniczna powoduje także przenikanie tlenu z powietrza do wody morskiej, co umożliwia tam rozwój organizmów żywych.
 

Wody oceanów bezustannie opływają cały glob, przemieszczając się przy tym w głąb, to znów do góry. Wody morskie pokonują ogromne odległości; aby okrążyć cały glob dana objętość wody potrzebuje 1000 lat.

Cyrkulacja oceaniczna jest powodowana dwiema przyczynami, które są ściśle z sobą związane:

1. Cyrkulacja wywołana różnicą gęstości wody morskiej w różnych miejscach. Gęstość ta zależy od temperatury wody i od jej zasolenia.Ten rodzaj przemieszczania jest wody nazywamy cyrkulacją termohalinową (thermo - temperatura, haline - sól).
2. Cyrkulacja wywołana wiatrem, tworząca ogromne prądy morskie, takie jak Prąd Zatokowy.

1. Schemat cyrkulacji oceanicznej. Jaśniejsze paski ze strzałkami oznaczają przemieszczanie się wód powierzchniowych, zaś ciemniejsze - głębinowych. Cyfry oznaczają:  1) Prąd Zatokowy (Golfsztrom), przenoszący ciepło z obszarów międzyzwrotnikowych do Europy pn., 2)Tworzenie się pólnocno-atlantyckiej warstwy głębinowej jest skutkiem silnego wychłodzenia,  3) Antarktyczne zimne wody denne tworzą się wskutek silnego wychłodzenia w rejonie Antarktyki, czego przejawem jest np. tworzenie się lodu morskiego.
Źródło: NASA

Cyrkulacja termohalinowa

Półkula Północna

Cyrkulacja oceaniczna powoduje przemieszczanie się wód powierzchniowych ku obszarom polarnym, gdzie ulegają one ochłodzeniu. Ochładzanie to powoduje uwalnianie ciepła, które ogrzewa powietrze i sprawia, że woda staje się na tyle chłodna i gęsta aby opadła na dno oceanu. W ten sposób tworzy się nowa woda głębinowa, która zastępuje dotychczasową poprzez spychanie jej w kierunku równika. Głównymi rejonami, w których to następuje są akweny w pobliżu Labradoru i  Grenlandii w północnej części Oceanu Atlantyckiego. Woda głębinowa z Północnego Atlantyku płynie na południe przy dnie oceanu pozwalając aby cieplejsze wody powierzchniowe płynęły na północ, by zająć ich miejsce. Silne ochładzanie występuje także na Morzu Beringa na Północnym Pacyfiku, ale budowa dna morskiego uniemożliwia powstałej tam wodzie głębinowej włączenie się do cyrkulacji oceanicznej.

Antarktyka

Tworzenie się wód głębinowych następuje także wokół Antarktyki, podczas powstawania lodu morskiego. Lód ten zawiera niewiele soli, dlatego też podczas jego tworzenia się, otaczająca go woda staje się coraz bardziej słona i gęsta. Ta bardzo gęsta woda spływa po krawędzi kontynentu aby utworzyć antarktyczne zimne wody denne. Woda ta następnie odpływa w różnych kierunkach i dociera do wielu miejsc. 
 

Przez pewien czas sądzono, że wody głębinowe tworzyły się w obszarach okołobiegunowych, aby potem przemieszczać się w kierunku równika, ocieplając się stopniowo i wypływając ku powierzchni oceanu na całym jego obszarze. Następnie woda ta płynęła z powrotem do biegunów w postaci ciepłych prądów powierzchniowych i cykl się zamykał. Najnowsze badania pokazały jednak, że opisany proces stopniowego wypływania wody z dna oceanu ku powierzchni (ang. upwelling) zachodzi zbyt wolno, aby tylko przy jego pomocy można było wyjaśnić wiek wody morskiej zbadany w różnych miejscach.

Obecnie uważa się, że wody głębinowe krążące po dnie oceanu, napotykają na znajdujące się tam pasma górskie. Powoduje to zaburzenia w przepływie wody i silne jej mieszanie, co z kolei wymusza wynoszenie wód głębinowych ku powierzchni. Ponadto na Oceanie Południowym mieszanie wód jest spowodowane silnym wiatrem, co także wzmaga upwelling. Kiedy wody głębinowe znajdą się już na powierzchni, powracają ku biegunom w postaci prądów powierzchniowych, wywoływanych przez przeważające wiatry, dzięki czemu cały cykl zostaje zakończony.
 

Cyrkulacja wywołana stałymi wiatrami

Prąd Zatokowy

Prąd Zatokowy to jeden z najważniejszych prądów morskich wywoływanych przez stałe wiatry. Przenosi on bardzo ciepłą wodę z Morza Karaibskiego i z Zatoki Meksykańskiej przez Północny Atlantyk aż do Europy Północnej. Ciepłe wody ogrzewają powietrze znajdujące się na ich trasie i przemieszczanie się tego ciepłego powietrza jest bardzo ważnym elementem globalnego transportu ciepła w kierunku północnym. Dzięki temu Europa Pn. jest znacznie cieplejsza od obszarów położonych w podobnych szerokościach geograficznych w Ameryce Północnej i na wybrzeżach Pacyfiku.
 

Na przykład średnia roczna temperatura w Iqaulit (64^oN, 68^oW), znajdującym się w prowincji Kanady Terytoria Północno-Zachodnie, wynosi -9,1^oC. Porównajmy to do średniej rocznej temperatutry dla Trondheim (63^oN, 10^oE) w Norwegii:  +4,8^oC. Wieloletnie pomiary dowodzą, że na wskutek działania Pradu Zatokowego średnie temperatury w Europie Północnej są o 9^oC wyższe niż średnie temperatury dla podobnych szerokości geograficznych gdzie indziej.

Prąd Zatokowy jest przykładem prądu krawędzi zachodniej, gdyż płynie wzdłuż zachodniej krawędzi jednego z głównych basenów oceanicznych. Na Pacyfiku prądem takiom jest Prąd Kuro-siwo, a na Oceanie Indyjskim - Prąd Agulhas. Powstają one w rezultacie interakcji pomiędzy rzeźbą dna oceanicznego, przeważającymi kierunkami wiatru oraz ruchem obrotowym Ziemi. Wszystkie płyną z dużą prędkością (Prąd Zatokowy ma średnią prędkość 1 m s^-1, to jest 3,6 km h^-1), charakteryzują się względnie małą szerokością (pomiędzy 100 a 200 km) i wpływają w istotny sposób na klimat danego regionu. Występują także prądy krawędzi wschodniej. Transportują one zimne wody powierzchniowe z obszarów okołobiegunowych ku równikowi. Są słabsze niż ich zachodnie odpowiedniki.
 

O tej stronie:

Autor:  Lucinda Spokes - Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich - Wielka Brytania
1. Recenzent: Prof. Grant Bigg - Department of Geography, University of Sheffield, Sheffield - Wielka Brytania
ostatnia aktualizacja: 2003-10-01
Tłumaczenie na język polski: Mgr Sebastian Wypych, Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków