Pazifischer Ozean
Syn. Pazifik oder Stiller Ozean; mit 179,7 Mio km² Fläche der größte Ozean der Erde. Der Pazifik, der sich sowohl auf der West-, wie auch der Osthalbkugel der Erde befindet, liegt zwischen der Arktis im Norden, Nordamerika im Nordosten, Mittelamerika im Osten, Südamerika im Südosten, der Antarktis im Süden, Australien im Südwesten, Ozeanien im Westen und Asien im Nordwesten. Im Norden grenzt er an das Nordpolarmeer, im Süden an das Südpolarmeer.
Die Fläche des Pazifischen Ozeans macht rund 35 Prozent der gesamten Erdoberfläche und die Hälfte der Meeresfläche der Erde aus. Das Wasservolumen beträgt 723,7 Mio. km³. Während seine mittlere Tiefe 4.028 m (andere Angaben siehe hier) beträgt, liegt seine tiefste Stelle bei 11.034 m unter NN (s.u.).
 |  | Links: Oberflächenströmungen im Pazifik Abbreviations: Mindanao Eddy (ME), Halmahera Eddy (HE), New Guinea Coastal (NGCC), North Pacific Current (NPC), Kamchatka Current (KC), Subtropical Front (STF), Subantarctic Front (SAF), Polar Front (PF), Continental Water Boundary (CWB), Weddell Gyre Boundary (WGB). The shaded region indicates banded structure (Subtropical Countercurrents). Quelle: M. Tomczak (2002)Rechts: Ozeanboden des Pazifik (Ausschnitt aus der GEBCO World Map) Die GEBCO-Weltkarte zeigt die Bathymetrie des weltweiten Meeresbodens in Form einer farbigen Reliefkarte. Die Karte basiert auf Bathymetriedaten aus dem GEBCO_08-Gitter, Version 20100927, einem globalen bathymetrischen Gitter mit 30 Bogensekunden Abstand. Das Gitter basiert größtenteils auf einer Datenbank von Schiffslotungen, wobei die Interpolation zwischen den Lotungen durch satellitengestützte Schwerkraftdaten gesteuert wird. Wo sie das bestehende Gitter verbessern, wurden Datensätze, die mit anderen Methoden entwickelt wurden, einbezogen. Quelle: GEBCO |
Im Pazifik liegt die tiefste Stelle des Weltmeeres, die sich im Marianengraben befindet; dies ist die 11.034 m unter NN liegende Witjastiefe 1.
Der Name Pazifischer Ozean kommt vom spanischen bzw. portugiesischen Wort pacífico – friedlich. Ferdinand Magellan hatte ihn so benannt, weil ihm 1521 die Winde bei seiner Weltumsegelung auf diesem Meer wohl gesonnen waren. Als erster Europäer seit Marco Polo hatte der Spanier Vasco Núñez de Balboa 1513 den Pazifik erreicht.
Innerhalb des Pazifiks bzw. auf dessen Meeresboden befinden sich teils hohe und langgestreckte Mittelozeanische Rücken, viele niedrigere Schwellen, riesige Tiefseebecken, Tiefseerinnen, verschiedene Meerestiefs und der Pazifische Feuerring.
Zu den Mittelozeanischen Rücken gehört insbesondere der Ostpazifische Rücken, der sich durch den Südosten des Stillen Ozeans zieht. Zu den Tiefseerinnen bzw. Meerestiefs gehört der Marianengraben mit seiner 11.034 m unter NN liegenden Witjastiefe 1, welche die tiefste Stelle des Pazifiks darstellt. Zu den Tiefseebecken gehört das äußerst große Nordpazifische Becken, das den Großteil des nördlichen Pazifiks ausmacht, in Richtung Süden sogar über den Äquator hinaus reicht und nur wenig von Mittelozeanischer Rücken und Schwellen durchzogen ist.
Der Pazifische Feuerring
Der Pazifische Feuerring (Ring of Fire) ist ein weitausgedehnter bzw. um den Ozean verlaufender Ring von aktiven Vulkanen verbunden mit Tiefseerinnen. Hier , fanden bezeichnenderweise einige der gewaltigsten Erdbeben des 20. Jahrhunderts statt (z. B. in Chile 1960 und 1923 in der japanischen Stadt Kobe). Auslöser für die regelmäßigen Beben entlang des Pazifischen Feuerrings sind häufig sogenannte Subduktionszonen. Dort treffen zwei tektonische Platten aufeinander und die schwerere Ozeanische Platte taucht unter die leichtere Kontinentalkruste ab.
Entlang des Pazifischen Feuerrings treten neben Vulkanausbrüchen auch regelmäßig Erd- und Seebeben auf. Letztere führen oft zu Tsunamis, die besonders die Küstenregionen entlang des Feuerrings mit meterhohen Flutwellen bedrohen.
So löste das Tohoku-Beben von 2011 das größte bekannte Tsunami-Ereignis in der Geschichte Japans aus, das zu schweren Zerstörung entlang der japanischen Pazifikküste führte. Als direkte Folge erzeugte eine 14 Meter hohe Flutwelle schwere Schäden im Kernkraftwerk Fukushima, die zu einer Serie von Nuklearunfällen führten. Weit über hunderttausend Menschen mussten aus dem Gebiet evakuaiert werden, um sie vor Verstrahlung zu schützen.
 | Der Pazifische Feuerring Der Pazifische Feuerring umrahmt den Pazifik von drei Seiten. Er zieht sich über 40.000 Kilometer entlang der Westküste Süd-, Mittel- und Nordamerikas zum Aleutengraben, über Kamtschatka, Japan, Philippinen, Indonesien bis nach Neuseeland. Es handelt sich um eine der aktivsten Vulkanregionen der Welt. Quelle: MetEd |
Die zahllosen Inseln der Südsee werden mehr nach kulturellen als nach geographischen Gesichtspunkten in die Archipele Melanesien, Polynesien und Mikronesien unterteilt.
Die am Pazifik und an seinen Randmeeren liegenden Küstenstaaten sind:
Russland, Japan, Nordkorea, Südkorea, Volksrepublik China, Taiwan, Philippinen, Vietnam, Thailand, Kambodscha, Malaysia, Brunei, Palau, Mikronesien, Marshallinseln, Australien, Neuseeland, Papua-Neuguinea, Salomonen, Vanuatu, Nauru, Tuvalu, Kiribati, Fidschi, Tonga, Samoa, Chile, Peru, Ecuador, Kolumbien, Panama, Costa Rica, Nicaragua, Honduras, El Salvador, Guatemala, Mexiko, USA, Kanada.
Merkmale des tropischen Pazifiks
Großflächige Meeresströmungen: Die Hauptströmungen im tropischen Pazifik (Abbildung 6.3) werden von den SO-Passatwinden angetrieben. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Passatwinden und der Corioliskraft werden die äquatornahen Oberflächengewässer durch den Ekman-Transport in subtropische Breitengrade getrieben. Gewässer in Breitengraden über 25°S und 25°N werden durch Westwinde zum Äquator gezwungen. Die Konvergenz der sich in verschiedene Richtungen bewegenden Gewässer erzeugt zwei nach Westen fließende Strömungen: den Nordäquatorialstrom (NEC) und den Südäquatorialstrom (SEC). Diese Ströme werden umgeleitet, wenn sie auf Inseln und Land treffen, was eine Reihe von kleineren Strömungen und Unterströmungen sowie den West Pacific Warm Pool speist.
Der NEC und der SEC werden auch durch das Vorhandensein der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) und der Südpazifischen Konvergenzzone (SPCZ) verändert. Diese Konvergenzzonen verändern die lokalen Windverhältnisse und führen zu zwei ostwärts gerichteten Gegenströmen: dem Nordäquatorialen Gegenstrom (NECC) unterhalb der ITCZ und dem Südäquatorialen Gegenstrom (SECC) unterhalb der SPCZ. Die Grenzen, an denen sich die West- und die Ost-Gegenströmung treffen, bilden Wirbel, die zum Auftrieb von nährstoffreichem Wasser führen können. Die Strömungen im Südostpazifik bleiben das ganze Jahr über ziemlich konstant, während die Strömungen im Westpazifik je nach Jahreszeit und ENSO-Situation in Intensität und Richtung variieren.
 | Die wichtigsten Ozeanströmungen im Pazifik innerhalb der oberen 100 bis 200 m Wassersäule Die dargestellten Ströme sind: North Subtropical Counter Current (NSTCC); Kuroshio Current (KURO); Mindanao Current (MC); Mindanao Eddy (ME); Halmahera Eddy (HE); North Equatorial Current (NEC); North Equatorial Counter Current (NECC); Equatorial Undercurrent (EUC); Indonesian Throughflow (ITF); New Guinea Coastal Undercurrent (NGCUC); North Queensland Current (NQC); East Australian Current (EAC); North Vanuatu Jet (NVJ); North Caledonian Jet (NCJ); South Caledonian Jet (SCJ); South Equatorial Counter Current (SECC); South Equatorial Current (SEC) and South Subtropical Counter Current (SSTCC). Quelle: SPC |
Meerestemperatur: Die Meeresoberflächentemperatur (SST) im tropischen Pazifik variiert räumlich und zeitlich. Räumliche Abweichungen treten dort auf, wo Winde Oberflächenwasser bewegen oder Auftrieb verursachen. Zum Beispiel drücken die südostlichen Passatwinde warmes Wasser in den westlichen Pazifik und bilden den Warm Pool. Die wärmsten ozeanischen Temperaturen der Welt treten im West Pacific Warm Pool auf, der durch SSTs über 28°C definiert ist. Die vorherrschenden SO-Passate entlang des Äquators verursachen auch Auftrieb, der tiefes, kühles, nährstoffreiches Wasser an die Oberfläche bringt und SSTs reduziert. Die saisonalen Schwankungen der SST in der Nähe des Äquators sind schwach und die zwischenjährlichen Schwankungen sind auf 2 bis 3°C begrenzt. Die saisonalen Schwankungen der SST sind am größten außerhalb des Äquators, wo sie das ganze Jahr über um bis zu 7°C schwanken können. Die Temperatur des tropischen Pazifiks variiert ebenfalls mit der Tiefe und nimmt mit zunehmender Tiefe ab. Das wärmere Oberflächenwasser hat auch eine geringere Dichte als das tiefere kühlere Wasser. Wo sich die beiden Schichten an der Thermokline treffen, ändert sich die Wassertemperatur schnell. Im tropischen Pazifik liegt die Thermokline meist in den oberen 500 m und die Temperatur entlang der Thermokline sinkt um 20°C.
| Zur Animation anklicken | Meeresoberflächentemperatur (Sea Surface Temperature, SST) Die Temperaturen der Meeresoberfläche haben einen großen Einfluss auf Klima und Wetter. So erwärmt sich beispielsweise alle 3 bis 7 Jahre ein breiter Teil des Pazifischen Ozeans entlang des Äquators um 2 bis 3 Grad Celsius. Diese Erwärmung ist ein Markenzeichen von El Niño, der die Niederschlagsmuster rund um den Globus verändert und zu starken Regenfällen im Süden der USA, in Peru und schweren Dürren in Australien, Indonesien und Südasien führt. In kleinerem Umfang beeinflussen die Meerestemperaturen die Entwicklung tropischer Wirbelstürme (Hurrikane und Taifune), die Energie aus warmem Meerwasser beziehen, um sich zu bilden und zu intensivieren. |
Ozeaneddies: Wirbel im Ozean und in Küstengebieten können nährstoffreiches Wasser aus den tieferen Schichten des Ozeans an die Oberfläche ziehen und die Primärproduktion anregen. Wirbel transportieren auch Wärme, Nährstoffe, Partikel und Fischlarven und wirbellose Tiere im regionalen Maßstab. Die Größe der Wirbel hängt stark vom Breitengrad ab - im tropischen Pazifik reichen sie von ~ 150 bis 300 km im Durchmesser. Der Durchgang von Wirbeln ist mit erheblichen Schwankungen der lokalen Strömungen, der Höhe der Meeresoberfläche und der vertikalen Struktur der Wassersäule verbunden. (SPC)
Nährstoffversorgung: Biologische Prozesse (z.B. Photosynthese durch Phytoplankton) an der Meeresoberfläche reduzieren die Nährstoffversorgung. Folglich sind die Nährstoffkonzentrationen in Tiefen von >100 m wesentlich höher als an der Oberfläche. Die Ozeanzirkulation oder eine tiefe Durchmischung der Wassersäule ist notwendig, um Nährstoffe an die Oberfläche zurückzugeben. Die starke Dichteschichtung im Pazifischen Ozean verhindert jedoch den vertikalen Austausch von Wasser (und damit von Nährstoffen) zwischen den tiefen und seichten Schichten des Ozeans. Die wichtigsten Prozesse, die die Schichtungsbarriere überwinden und nährstoffreiches Wasser an die oberen Schichten abgeben können, sind Turbulenzen in der oberflächennahen Mischschicht, windgetriebenes Upwelling und Wirbel.
| Zur Animation anklicken | Marines Chlorophyll Die Chlorophyllkarten zeigen mg Chlorophyll pro m³ Meerwasser und Monat. Orte, an denen die Chlorophyllmengen sehr niedrig waren, was auf eine sehr geringe Anzahl von Phytoplankton hinweist, sind blau. Orte, an denen die Chlorophyllkonzentrationen hoch waren, sind dunkelgrün. Die Beobachtungen stammen vom MODIS-Sensor auf dem NASA-Satelliten Aqua. Das Land ist dunkelgrau, und Orte, an denen MODIS keine Daten sammeln konnte (Gründe sind Meereis, Polardunkelheit oder Wolken), sind hellgrau. Die Pol- Ãquatordifferenz verschärft sich in der Hemisphäre, die den Sommer erlebt. So ist beispielsweise der Unterschied in der Chlorophyllkonzentration zwischen dem Südlichen Ozean und den äquatorialen Meeresgebieten im Dezember größer als im September. In polaren Gewässern sammeln sich Nährstoffe in den dunklen Wintermonaten, in denen Pflanzen wachsen können, in Oberflächengewässern an. Wenn das Sonnenlicht im Frühjahr und Sommer zurückkehrt, gedeihen die Pflanzen in hoher Konzentration. Wenn das Oberflächenwasser kalt ist, ist es einfacher für tieferes Wasser, an die Oberfläche zu gelangen und Nährstoffe in sonnenbeschienene Bereiche zu bringen, wo Phytoplankton sie nutzen kann. Quelle: NASA |
Gelöster Sauerstoff: Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff (O2) in Oberflächengewässern des tropischen Pazifiks wird bestimmt durch (1) die Rate des Sauerstofftransfers aus der Atmosphäre (die von der SST abhängt); (2) die Menge an Sauerstoff, der aus der Photosynthese erzeugt wird; und (3) die Geschwindigkeit, mit der das sauerstoffreiche Oberflächenwasser über Meeresströmungen und Durchmischungsvorgänge eingetaucht wird. Diese Wassermassen verlieren allmählich O2, da die organische Substanz durch Bakterien remineralisiert wird. Die Konzentration von O2 an jedem Punkt der Wassersäule ist ein Gleichgewicht zwischen dem ursprünglichen O2-Gehalt, der Wirkung der Remineralisierung organischer Substanz durch Bakterien und der Rate, mit der Wasser durch die Ozeanzirkulation ersetzt wird.
Ozeanversauerung: Der Säuregehalt des Ozeans ist seit Millionen von Jahren relativ stabil. Aufgrund dieser Stabilität sind Karbonationen von Natur aus reichlich vorhanden und die üblichen reinen Mineralien des Kalziumkarbonats (Aragonit und Calcit) werden in Oberflächengewässern gebildet und lösen sich nicht auf. Der pH-Wert des Ozeans ist abhängig von der Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre. Der durchschnittliche pH-Wert des Ozeans liegt jetzt bei ~ 8,1. Der pH-Wert des Ozeans variiert saisonal und räumlich um ~ 0,3 Einheiten aufgrund von Veränderungen in der SST und dem Auftrieb von kohlendioxidreichem Tiefenwasser.
Wellenhöhe: Die Größe der Oberflächenwellen auf dem Ozean hängt ab von der Stärke des Windes, der Entfernung, über die der Wind weht, der Dauer der Windbewegung und der Wassertiefe. Wellen haben einen großen Einfluss auf die Durchmischung an der Meeresoberfläche, die Sedimentsuspension und den Transport. Im tropischen Pazifik zeigen Modellsimulationen, dass die durchschnittliche signifikante Wellenhöhe im Bereich von 1,5 bis 2,5 m liegt und im Allgemeinen nach Westen abnimmt. Es gibt große natürliche Schwankungen in den Wellenbedingungen des tropischen Pazifiks aufgrund von Sturmaktivität und großmaßstäbigen Klimamustern, wie z.B. ENSO.
Meereshöhe: Der Meeresspiegel an einem bestimmten Ort wird durch eine Reihe von Faktoren bestimmt, die in Zeit und Raum variieren. Die Gezeiten beeinflussen den Meeresspiegel auf einer vorhersehbaren, periodischen Basis, die Auswirkungen von Stürmen und Wirbelstürmen sind episodisch und können von Stunden bis zu Tagen anhalten, und Veränderungen der Zirkulation (wie sie mit ENSO verbunden sind) können zu großen interannuellen Schwankungen führen. Das Zusammenspiel dieser Faktoren führt zu erheblichen Schwankungen des Meeresspiegels. So können beispielsweise regionale Veränderungen des Meeresspiegels aufgrund von ENSO-Ereignissen bis zu 20 bis 30 cm groß sein.
Küstennahe Zirkulation und Inseleffekte: Regionale ozeanische Prozesse, die entlang der Küsten und um Inseln herum stattfinden, beeinflussen auch die Eigenschaften der Küstenumgebung auf lokaler Ebene. Zwischen den einzelnen Küstengebieten des Großraums gibt es erhebliche Unterschiede in Bezug auf Zirkulation (z.B. Strömungen und Wirbel), SST, Nährstoffversorgung und letztlich Produktivität.
Fünf ökologische Provinzen im Pazifik: Die große Fläche des tropischen Pazifiks bietet keinen einheitlichen Lebensraum für die Organismen, die die Nahrungsnetze z. B. für Thunfisch umfassen. Stattdessen ist die Region in fünf ökologische Provinzen unterteilt. Die Grenzen dieser Provinzen werden im Allgemeinen durch Konvergenzzonen von Oberflächenströmungen definiert, und jede Provinz hat ein spezifisches Windregime und eine vertikale hydrologische Struktur. Die Position der Pazifischen äquatorialen Divergenz (PEQD) und dem West Pacific Warm Pool ändern sich von Jahr zu Jahr, je nach den Bedingungen der El Niño-Southern Oscillation (ENSO).
Pazifische äquatoriale Divergenz (PEQD): Die PEQD (dt. Äquatorial-Pazifische Divergenz) wird durch die Auswirkungen der Erdrotation (Corioliskraft) auf den Südäquatorialstrom (SEC) in den beiden Hemisphären erzeugt. Es gibt einen signifikanten Anstieg der Nährstoffe, wodurch das reichste Oberflächenwasser der Region entsteht. Die Gewässer von PEQD zeichnen sich durch höhere Werte bei Salzgehalt, Partialdruck von Kohlendioxid (pCO2), Nährstoffkonzentration und Phytoplanktonreichtum (Chlorophyll a) aus. Diese nährstoffreichen Gewässer überspannen einen Großteil des äquatorialen Pazifiks und driften polwärts, bevor sie an der Konvergenz mit dem North Equatorial Counter Current (NECC) und dem South Equatorial Counter Current (SECC) untergehen. Obwohl die in PEQD verfügbaren Nährstoffe jene, die für das üppige Wachstum von Phytoplankton nötig sind, übersteigen, ist die Primärproduktion durch niedrige Eisenkonzentrationen begrenzt. Daher bleibt die Phytoplanktonbiomasse unabhängig vom Gehalt an Makronährstoffen relativ konstant.
Westpazifischer Warmwasserkörper: Das Oberflächenwasser des Western Pacific Warm Pool weist aufgrund der hohen Niederschläge einen deutlich geringeren Salzgehalt auf, als das der PEQD. Der Warmpool ist auch nährstoffarm, da es keinen Auftrieb gibt. Die Thermokline im Warmpool liegt unter durchschnittlichen Bedingungen verhältnismäßig tief (~ 80 m), wird aber bei El Niño-Episoden flacher (~ 40 m). In diesem Fall steigt die Primärproduktion an, stimuliert durch die Zufuhr von mehr Nährstoffen in die photische Zone unterhalb der Thermokline.
Nordpazifischer Tropischer Wirbel und Südpazifischer Tropischer Wirbel (NPTG, SPSG): NPTG und SPSG entstehen durch die großen atmosphärischen Antizyklone im nördlichen und südlichen subtropischen Pazifik, die ozeanische Gyres erzeugen. Diese beiden Provinzen zeichnen sich durch eine sehr tiefe, aber schwache Thermokline aus, die einige Nährstoffeinträge aus dem Tiefwasser durch Vermischung und Diffusion in die Photische Zone ermöglicht. Im Sommer wird jedoch eine starke und flachere (40-60 m) Thermokline über die Hauptthermokline gelegt, die eine effektive Barriere für den Nährstoffeintrag bildet. Dies führt im Sommer zu einer geringeren Primärproduktion im oberen Teil der Photischen Zone.
Archipelagische Tiefbecken (ARCH): Wie der Name schon sagt, wird ARCH durch das Vorkommen vieler Archipele und Tiefseeberge geprägt. Es ist ein Flickenteppich von Prozessen auf einer Vielzahl von räumlichen Skalen mit unterschiedlichen vertikalen Strukturen, angetrieben von der Art und Weise, wie die Landmassen Oberflächenströme umleiten und Wirbel erzeugen. ARCH erhält auch Nährstoffe über den Abfluss von hohen Inseln. (SPC)
 | Die fünf ökologischen Provinzen des tropischen Pazifiks zusammen mit den wichtigsten Meeresströmungen der Region:
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Weitere Informationen:
- Pacific Ocean (The World Factbook)
- Regional Oceanography: an Introduction (Tomczak, Matthias & J Stuart Godfrey, 2005)
- The Pacific Ocean (Chapter 8)
- Hydrology of the Pacific Ocean (Chapter 9) - Vulnerability of Tropical Pacific Fisheries and Aquaculture to Climate Change (Bell, J.D. et al., SPC 2011)
- Pazifischer Feuerring (ESKP)
- How the pattern of trends across the tropical Pacific Ocean is critical for understanding the future climate (Sukyoung Lee et al., ENSO Blog Januar 2023)
Pazifisch-Nordamerikanische Telekonnektion (PNA)
Index
