E8 Interaktion Ozean Grund und Küsten

Thema

Die Wechselwirkung des Ozeans mit dem Meeresboden und den Küstenlinien umfasst vier Prozesse, die dort auftreten, wo das Wasser nicht mehr tief und frei ist, sondern durch eine feste Grenze eingeschränkt wird: die Grenzschichtbildung nahe dem Meeresboden, Wellenreflexion an der Küste, Küstenauftrieb und -absenkung sowie die Durchmischung in Ästuaren. Genau diese Nähe zu einer festen Grenze bewirkt, dass sich der Ozean in diesen Gebieten grundlegend anders verhält als im offenen Ozean. Nahe dem Meeresboden bildet sich eine Grenzschicht, die der bereits beschriebenen Ekman-Schicht an der Oberfläche analog ist: Im geostrophischen Gleichgewicht erzeugt die Reibung des Meeresbodens am Wasser eine Schicht von fünfzig bis hundert Metern Dicke, innerhalb derer die Strömung in der Nordhemisphäre nach links von der darüber liegenden Strömung abgelenkt wird und einer Ekman-Spirale folgt, die gegenüber der an der Oberfläche umgekehrt ist. Dieselbe Bodenreibung bewirkt, dass diese Grenzschicht als Ausgangspunkt für einen Großteil der im Folgenden beschriebenen Küstenströmung dient.

Küstenauftrieb entsteht, wenn der Wind durch den Ekman-Transport Oberflächenwasser aufs Meer hinausdrückt und die Küste in der Nordhemisphäre links vom Wind liegt. Dieser Wassertransport aus dem Meer erzeugt ein Wasserdefizit entlang der Küste, das durch den Auftrieb kalten Tiefenwassers ausgeglichen wird. Dieser Auftrieb verstärkt sich besonders im Lee von Landzungen, wo er küstennahe Strömungen von drei bis fünf Zehntel Metern pro Sekunde erzeugt. Dadurch entstehen Kaltwasserströme, die sich mehrere Dutzend Kilometer weit ins Meer erstrecken.

Ästuare sind Übergangszonen, in denen Süßwasser vom Kontinent auf Salzwasser aus dem Meer trifft. Die Art der Vermischung dieser beiden Wassermassen bestimmt sowohl die Salzgehaltsstruktur des Ästuars als auch die dort stattfindende zweischichtige Zirkulation: Salzwasser dringt vom Meeresboden ein, Süßwasser verlässt das Ästuar an der Oberfläche. Eine dimensionslose Kennzahl, die spezifisch für die jeweilige Flussmündung ist und den vom Fluss erzeugten Auftrieb mit der durch die Gezeiten verursachten Durchmischung vergleicht, bestimmt, ob die Flussmündung am Ende gut, teilweise oder stark geschichtet ist, wobei sich ein Keil aus Salzwasser am Meeresboden vorwärtsbewegt. Dies hängt davon ab, welche der beiden Kräfte überwiegt. Diese Durchmischung spielt auch eine wichtige Rolle beim Transport von Sedimenten und Nährstoffen ins offene Meer.

Wellen, die durch die Topographie eingefangen werden, darunter Küsten-Kelvin-Wellen und Kontinentalschelfwellen, breiten sich entlang der Küstenlinie aus und folgen den Konturen des Meeresbodens. Ihre Intensität nimmt exponentiell ab, wenn sie sich in Richtung offenes Meer ausbreiten. Diese Fähigkeit, sich küstennah zu bewegen, ohne dabei Energie zu verlieren, macht diese Wellen zum wichtigsten Mechanismus, durch den verschiedene Abschnitte derselben Küstenlinie miteinander kommunizieren und durch den klimatische Signale, die an einer Küste entstehen, über Tausende von Kilometern zu weit entfernten Küstenlinien übertragen werden.

Von der bodennahen Grenzschicht, die die Strömung entlang des Meeresbodens umlenkt, bis hin zu den eingefangenen Wellen, die Signale von einer Küste zur anderen übertragen, über das Auftriebsgebiet, das kaltes Wasser an die Oberfläche bringt, und die Durchmischung, die jedes Ästuar strukturiert, bedeutet diese Kombination von Prozessen, dass die Wechselwirkung des Ozeans mit dem Meeresboden und den Küsten letztendlich einen großen Teil darüber bestimmt, wie das kalte Wasser, die Sedimente und die Nährstoffe, die der offene Ozean nicht von selbst verteilen kann, in Küstennähe in jenem schmalen Streifen verteilt werden, wo der Meeresboden und die Küste ihre eigenen Grenzen setzen.

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