Thermokline
Von alt-gr.: thermós = warm und klínein = neigen; auch Temperatursprungschicht genannte, einige Dekameter mächtige Wasserschicht, die warmes Oberflächenwasser von kaltem Tiefenwasser trennt. Hier ist die Temperaturabnahme mit der Tiefe am stärksten. Die Höhe des Meeresspiegels ist ein Indikator für die Tiefenlage der Thermokline, da sich Wasser bei Erwärmung ausdehnt. In ihr erfolgt eine markante Dichtezunahme mit der Tiefe.
Wie die Pyknokline ist die Thermokline ein herausragendes Charakteristikum des Ozeans, das viele physikalische, chemische und biologische Prozesse beeinflusst, die in den oberen Ozeanschichten ablaufen.
 | Temperaturprofile für unterschiedliche Klimaregionen entlang 150° W
Die Temperaturskala ist korrekt für das Polarprofil. Die anderen Profile sind um 1 °C verschoben. Bemerkenswert ist die geringe Mächtigkeit der warmen Oberflächenschicht und das Fehlen der permanenten Thermokline in der Polarregion. Quelle: nach Tomczak und Godfrey, 1994 |
Da die Dichte stark mit der Temperatur korreliert ist, ist die Thermokline in den meisten Bereichen der Ozeane deckungsgleich mit der Dichtesprungschicht, der Pyknokline, vorausgesetzt, die vertikalen Unterschiede der Salinität sind gering. Die Pyknokline wirkt als Sperre gegenüber vertikalen Wasserbewegungen und dient als untere Grenze für die Deckschicht mit ihren saisonalen Temperatur- und Salinitätsveränderungen.
Im Allgemeinen nimmt die Temperatur des Meerwassers von der Oberfläche bis zu den größten Tiefen ab, mit Ausnahme der hohen Breiten, wo die Konfiguration komplexer sein kann. So existiert in den meisten Meeresgebieten (ausgenommen die polaren und subpolaren Ozeane) eine Zone, in der die Rate der Temperaturabnahme viel höher ist, als in den Bereichen darüber oder darunter. In Abhängigkeit von der geographischen Lage liegt die Thermokline in Tiefen zwischen 50 m und 1.000 m. Bei vereinfachter Betrachtung gilt die Thermokline als Trennungsbereich zwischen der darüber liegenden Durchmischungsschicht (mixed layer), welche stark vom Austausch mit der Atmosphäre beeinflusst wird und dem tiefen Ozean. In den Tropen ist die Thermokline semipermanent, und sie kann im Durchschnitt in nur geringer Tiefe liegen, wie z.B. im östlichen Pazifik (50 m) oder etwas tiefer im westlichen Teil (160-200 m). In außertropischen Gebieten liegt eine Haupt-Thermokline zwischen 200 m und 1.000 m. Jedoch variiert ihre Tiefe saisonal, besonders in den Mittelbreiten, wo eine sekundäre und viel höher liegende Thermokline (über 50 m) im Sommer auftritt. In höheren Breiten bildet sich eine Thermokline z.T. nur saisonal oder gar nicht in den Polargebieten, wo die Wassersäule von der Oberfläche bis in die Tiefsee kalt ist.
Die Thermokline kann auch von Jahr zu Jahr variieren, wie im tropischen Pazifik, wo ihre vertikalen Verlagerungen im Zusammenhang mit dem ENSO-Zyklus eine fundamentale Rolle spielen.
Bei normaler Walker-Zirkulation mit SO-Passaten und Warmwassertransport nach W ist die Thermokline im indonesisch-australischen Gebiet auf ca. 200 m hinabgedrückt, im südamerikanischen auf 50 m angehoben. Diese Anhebung ermöglicht es kaltem, nährstoffreichen Tiefenwasser in den Auftriebsgebieten durch die dünne Schicht warmen Wassers an die Oberfläche zu gelangen.
In den Auftriebsgebieten ersetzt kaltes Tiefenwasser aus rund 100 bis 300 m Tiefe das von Winden horizontal verfrachtete warme Oberflächenwasser (Upwelling).
Thermoklinen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Wettervorhersage. Beispielsweise müssen Meteorologen nicht nur die Temperatur der Meeresoberfläche berücksichtigen, sondern auch die Mächtigkeit des Warmwasserkörpers über der Thermokline. Wasserdampf, der vom Meer verdunstet, ist die wichtigste Energiequelle für Hurrikane. Die Tiefenlage der Thermokline ist ein Maß für die Größe des "Treibstofftanks" und hilft, die Gefahr einer Hurrikanbildung einzuschätzen.
Die Thermokline ist ein Ausdruck der uneinheitlichen thermischen Struktur des oberen äquatorialen Pazifiks in zonaler Richtung. Sie liefert die Ursache für die Nichtlinearität im räumlichen Muster der beiden Extremphasen von ENSO, El Niño und La Niña. La Niña-Ereignisse sind nicht einfach El Niño-Ereignisse mit umgekehrtem Vorzeichen. El Niño-Ereignisse zeigen im Mittel die größten Anomalien der Meeresoberflächentemperatur im äquatorialen Ostpazifik, während La Niña-Ereignisse die Maximalwerte der Anomalien weiter im Westen im zentralen äquatorialen Pazifik erreichen.
Die Thermokline ist wegen der in der äquatorialen Region nach Westen wehenden Passatwinde geneigt. Im äquatorialen Ostpazifik liegt sie ja im Mittel viel weniger tief unter der Oberfläche, während sie im äquatorialen Westpazifik in ca. 200 m Tiefe zu finden ist. Die Lage der Thermokline ist ein Maß für den Wärmeinhalt des oberen Ozeans. Ihre Neigung spiegelt sich deswegen auch im Wasserstand wieder. Der Meeresspiegel liegt im Westen vor Indonesien ca. einen halben Meter höher als vor der Küste Südamerikas. (Latif 2018)
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| Thermokline im Pazifik bei Neutralphase von ENSO "Normales" Muster im Pazifik. Äquatoriale Winde treiben den Warmwasserkörper nach W. Kaltes Wasser quillt entlang der südamerikanischen Küste auf. Die Thermokline liegt dort hoch. Zu größerer Darstellung auf Grafiken klicken | Thermokline im Pazifik bei Warmphase von ENSO (El Niño) Der Warmwasserkörper nähert sich der südamerikanischen Küste. Das Ausbleiben von Upwelling verstärkt die Erwärmung des Oberflächenwassers. Gegenüber der Neutralphase liegt die Thermokline im O jetzt deutlich tiefer, im W höher. | Thermokline im Pazifik bei Kaltphase von ENSO (La Niña) Das warme Wasser befindet sich weiter westlich als normal. Die Thermokline liegt im W folglich tiefer, im zentralen Pazifik und im Osten höher (ähnlich der Normalphase). Quelle: NOAA |
Hier finden Sie eine Animation der monatlichen Thermoklinedaten im Äquatorialpazifik für die Zeit vom August 2015 bis zum Juli 2016. Die Animation stellt die potentiellen Temperaturmittel in einem Gebiet dar, das sich von 5°S bis 5°N und von 121°E bis 79°W erstreckt und 350 m in die Tiefe reicht. Die 20 °C-Isotherme wird häufig als Indikator für die Position der Thermokline verwendet und ist in der Animation als grünes Band hervorgehoben (IRI).
Thermohaline Zirkulation
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