M3 Auftrieb und Untergang

Thema

Küstenauftrieb bezeichnet das Aufquellen von tiefem, kaltem und nährstoffreichem Wasser an die Oberfläche, hauptsächlich angetrieben durch den Ekman-Transport entlang der Küste. Weht der Wind parallel zur Küste und lässt diese (auf der Nordhalbkugel) links liegen, drückt dieser Ekman-Transport das Oberflächenwasser vom Ufer weg. Genau dieses zurückweichende Wasser erzeugt ein Defizit in Küstennähe, das schließlich durch den Auftrieb von Tiefenwasser ausgeglichen wird. Die wichtigsten Küstenauftriebsgebiete der Welt – vor Peru und Chile, vor Kalifornien, vor Benguela und vor den Kanarischen Inseln – befinden sich alle an den östlichen Rändern der Ozeane und zählen dank dieses ständigen Nährstoffzuflusses aus der Tiefe zu den produktivsten marinen Ökosystemen unseres Planeten.

Äquatorialer Auftrieb hingegen entsteht dadurch, dass die Corioliskraft genau am Äquator ihr Vorzeichen ändert. Dies führt dazu, dass der Ekman-Transport auf der Nordhalbkugel nach Norden und auf der Südhalbkugel nach Süden gerichtet ist. Dadurch entsteht eine Divergenz, die Tiefenwasser an die Oberfläche befördert. Im zentralen und östlichen äquatorialen Pazifik hält dieses Auftriebswasser das Oberflächenwasser deutlich kühler (etwa 24 Grad Celsius) als die im westlichen Pazifik beobachteten rund 29 Grad Celsius. Genau dieser Temperaturgradient treibt die Passatwinde an und setzt den El-Niño-Southern-Oscillation-Zyklus (ENSO) in Gang. Die Verstärkung dieser Passatwinde wiederum intensiviert die Divergenz des Ekman-Transports, die diesen Auftrieb verursacht hat, und schließt so den Kreislauf zurück zum äquatorialen Auftrieb, mit dem dieser Mechanismus begann.

Tiefenkonvektion ist der in den Polargebieten wirkende Absinkmechanismus: Übersteigt die Abkühlung des Oberflächenwassers die normalerweise stabilisierende Kraft, wird dieses Oberflächenwasser dichter als das darunter liegende Wasser und sinkt in Konvektionssäulen mit einem Durchmesser von etwa einhundert Metern ab, bis in Tiefen zwischen fünfhundert und zweitausend Metern. Dieses Tiefenwasser durchlüftet schließlich den restlichen Ozean.

Das zu erwartende Verhalten dieses Auftriebs und Absinkens umfasst küstennahe Auftriebsraten von kaum einem Meter pro Tag, eine Oberflächentemperatur, die zwei bis acht Grad Celsius niedriger ist als die des umgebenden Wassers, und biologische Produktivitätsraten, die fünf- bis zwanzigmal höher sind als die im offenen Ozean.

So führt das Auftriebs- und Absinken von Küstenwasser, mit dem dieses Dokument beginnt, über den äquatorialen Auftrieb, der den El Niño-Southern Oscillation-Zyklus selbst speist, und die Tiefenkonvektion, die Wasser an den Polen absinken lässt, bis hin zu den biologischen Produktivitätsraten, mit denen es endet, zu einem ständigen Wasseraustausch zwischen Oberfläche und Tiefe im Ozean, wodurch Kälte, Nährstoffe und biologische Produktivität auf dem gesamten Planeten neu verteilt werden.

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