Das ENSO-Phänomen

Ocean Gyre

Dt. etwa großer Meereswirbel, Strömungskreis; in der Ozeanographie ein großes System rotierender Meeresströmungen, insbesondere solche, die mit großräumigen Windbewegungen zusammenhängen. Einflussfaktoren bei der Entstehung der Großwirbel sind auch Corioliskraft, planetarische Vortizität (planetary vorticity), sowie horizontale und vertikale Reibung.

Die ozeanischen Großwirbel (oceanic gyres) im Pazifik Oberflächenströmungen verbinden sich und bilden große kreisförmige Strömungen - die Meereswirbel. Die größten davon sind die subtropischen Wirbel: Auf dem Pazifik verbinden sich der Nordpazifikstrom, der Kalifornienstrom und der Nordäquatorialstrom zusammen und bilden einen Teil des südtropischen Nordpazifikwirbels. Ein vierter Strom, der schnell fließende Kuroshiostrom nahe der japanischen Küste, schließt den Kreis. Pazifik und Atlantik haben jeweils zwei solche subtropischen Wirbel, einen nördlich und einen südlich des Äquators. Der Indische Ozean reicht nicht soweit nach Norden, hat deshalb nur einen Wirbel südlich des Äquators, von den kleineren tropischen "Wirbeln" abgesehen. Quelle: NOC nach SEOS

Es gibt drei Haupttypen von großen ozeanischen Strömungskreisen: die tropischen, die subtropischen und die subpolaren.
Die subpolaren Strömungswirbel (subpolar gyres) bilden sich in hohen Breiten (ca. 60°). Sie liegen unter einem Gebiet mit niedrigem Luftdruck (Aleutentief, Islandtief) und haben eine entsprechende zyklonale Drehrichtung. Wind treibt die Strömungen dieser Wirbel weg von deren Zentrum. Diese oberflächennahen Strömungen werden über den sog. Ekmantransport durch kaltes, nährstoffreiches Wasser ersetzt (Upwelling).
Die subpolare Zirkulation auf der Südhalbkugel wird vom Antarktischen Zirkumpolarstrom dominiert, was auf das Fehlen von Landmassen im Südlichen Ozean zurückzuführen ist. Kleinere Strömungswirbel bestehen im Weddellmeer (Weddell Gyre), Rossmeer (Ross Gyre), sie zirkulieren im Uhrzeigersinn.

Tropische Strömungswirbel (tropical gyres) bilden sich in Äquatornähe. Sie tendieren dazu, in einer eher Ost-West gerichteten Muster zu fließen, anstatt in einem tatsächlichen Wirbel und verdienen daher ihre Bezeichnung nicht wirklich. Ihre N-S-Ausdehnung ist gering. Zu ihnen gehören:

• Äquatorial-atlantisches Stromsystem (Atlantic Equatorial Current System), mit einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Drehrichtung
• Äquatorial-pazifisches Stromsystem (Pacific Equatorial Current System)
• Monsun-bedingte Strömungskreise (Indian Monsoon Gyres); zwei Strömungskreise im Nordindik

Die subtropischen Strömungswirbel (subtropical gyres) sind zahlenmäßig und nach ihrem Ausmaß die bedeutendsten. Die Drehrichtung der Wirbel ist auf der NHK im Uhrzeigersinn, auf der SHK entgegen dem Uhrzeigersinn aufgrund des Coriolis-Effekts. Sie formen sich zwischen der polaren und der äquatorialen Zone der Erde und liegen unter Regionen mit hohem Luftdruck. Dieser ist die Folge von westlichen Winden auf den polwärtigen Seiten, und östlichen Passatwinden auf den äquatorwärtigen Seiten der Strömungskreise. Diese bewirken reibungsbedingte Strömungen in Richtung der Zentren der Strömungskreise. Im Unterschied zu Küstenregionen sind die zentralen Bereiche der Strömungswirbel relativ stabil. Das Meerwasser bleibt im Allgemeinen recht ortsfest, während die Strömungen des Wirbels um diese Wassermassen zirkulieren. Drifter, die direkt im Zentrum eines Wirbels ausgebracht werden, brauchen sehr lange, um den Wirbel zu verlassen. Diejenigen, die den Mittelpunkt erreichen, bleiben dort jahrelang gefangen. Im Zentrum herrscht gewöhnlich Windstille. Die leichte Luft bedeutet ruhige Seelage, das Wasser wird kaum von Wellen gestört. Die starke Sonneneinstrahlung erwärmt die Wassersäule bis zu einer beachtlichen Tiefe. Dies führt zu einer starken Verdunstung an der Oberfläche und zu einem erhöhten Salzgehalt.
Direkt unter der warmen Meeresoberfläche liegt die Thermokline - eine Wasserschicht, in der die Temperatur mit zunehmender Tiefe rapide abnimmt. Unter dieser Schicht befindet sich das dunkle, kalte Wasser der Tiefsee - in dieser Region sind Photosynthese und pflanzliches Leben absolut unmöglich.
Aufgrund des starken Unterschieds in der Dichte des Wassers an der Meeresoberfläche und in der Tiefe (kaltes Wasser hat eine höhere Dichte als warmes Wasser) funktioniert die Thermokline wie eine natürliche Barriere, die verhindert, dass sich die beiden Schichten vermischen.

Die subtropischen Großwirbel sind:

• Strömungskreis des Indik (Indian Ocean Gyre)
• Nordatlantischer Strömungskreis (North Atlantic Gyre)
• Nordpazifischer Strömungskreis (North Pacific Gyre)
• Südatlantischer Strömungskreis (South Atlantic Gyre)
• Südpazifischer Strömungskreis (South Pacific Gyre)

Die zonale Ausdehnung der Strömungskreise wird durch die Landmassen der Kontinente begrenzt. Die dort entstehenden Strömungen nennt man Randströme (boundary currents). Die westlichen Randströme (Golfstrom, Kuroshiostrom, Brasilstrom, Ostaustralstrom, Agulhasstrom) sind im Allgemeinen schnell, tief und schmal:

• Der Golfstrom im Nordatlantik und der Kuroshiostrom im Nordpazifik messen etwa 50-75 km Breite und fließen mit einer Geschwindigkeit von 3-4 km/h (circa 1 m/s), maximal 7 km/h (circa 2 m/s).
• Der Agulhasstrom entlang der afrikanischen Küste im Südindischen Ozean misst etwa 100 km Breite und erreicht eine Geschwindigkeit von 2 m/s.

Die östlichen Randströme (Kalifornienstrom, Humboldtstrom, Kanarenstrom, Benguelastrom, Westaustralstrom) sind kalt und langsam; sie bewegen sich nicht schneller als 5-15 cm/s.