Im Jahr 1992 geriet ein Frachtschiff mit Badespielzeug in einen Sturm. Container wurden von Bord gespült. Die Wellen schwemmten 28.000 Gummienten und anderes Spielzeug in den Nordpazifik. Doch die Enten blieben nicht zusammen. Das Gegenteil passierte. Sie wurden seither auf der ganzen Welt angespült. Wissenschaftler haben anhand ihrer Routen viel über Meeresströmungen gelernt. Meeresströmungen haben unterschiedliche Auslöser: Wind, Gezeiten, Schwankungen in der Wasserdichte und die Erdrotation. Die Topografie des Meeresbodens und die Küstenlinie verändern die Wasserbewegungen. Sie lassen die Ströme schneller oder langsamer werden oder leiten sie um. Meeresströmungen fallen in zwei Hauptkategorien: Oberflächen- und Tiefenströmungen. Oberflächenströmungen beeinflussen die oberen 10 Prozent der Wasserschicht, während Tiefenströmungen die unteren 90 Prozent in Bewegung setzen. Obwohl sie andere Ursachen haben, beeinflussen Oberflächen- und Tiefenströmungen einander. Es ist wie ein komplizierter Tanz, der den ganzen Ozean in Bewegung hält. In Küstennähe werden Oberflächenströmungen durch Wind und Gezeiten beeinflusst, die das Wasser vor- und zurückbewegen, während der Wasserspiegel fällt und steigt. Auf dem offenen Meer ist der Wind die treibende Kraft. Wenn der Wind über das Meer weht, nimmt er die oberen Wasserschichten mit. Diese Wasserschichten ziehen an den darunterliegenden Schichten und diese wiederum an denen darunter. Tatsächlich wirkt sich der Wind von der Meeresoberfläche noch in 400 Metern Wassertiefe aus. Wenn wir uns die Oberflächenströmung auf der Erde genauer ansehen, erkennen wir große Schleifen, die Meereswirbel, die sich auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn drehen und auf der Südhalbkugel in die entgegengesetzte Richtung. Denn die Art der Erdumdrehung beeinflusst die Winde, die die Ströme verursachen. Würde sich die Erde nicht drehen, würden sich Luft und Wasser nur hin- und herbewegen: zwischen dem Tiefdruckgebiet am Äquator und dem Hochdruckgebiet an den Polen. Doch die Erde dreht sich, wodurch sich vom Äquator zum Nordpol bewegende Luft ostwärts und sich zurück nach unten bewegende Luft westwärts umgeleitet wird. Auf der Südhalbkugel ist es genau umgekehrt, sodass die Hauptwinde schleifenartige Muster rund um die Ozeanbecken bilden. Das wird als Corioliseffekt bezeichnet. Die Winde verursachen in den Ozeanen dieselben rotierenden Wirbel. Und weil Wasser Wärme besser als Luft speichern kann, helfen diese Strömungen die Wärme auf der Erde zu verteilen. Anders als die Oberflächenströmung entstehen Tiefenströmungen hauptsächlich durch geänderte Meerwasserdichte. Während das Wasser Richtung Nordpol wandert, wird es kälter. Es weist auch einen höheren Salzgehalt auf, denn sich bildende Eiskristalle binden nur Wasser und lassen das Salz zurück. Dieses kalte, salzige Wasser ist dichter, sinkt also ab, und wärmeres Oberflächenwasser tritt an seine Stelle. Es kommt zu einer vertikalen Strömung, der thermohalinen Zirkulation. Die thermohaline Zirkulation des Tiefseewassers und die windgetriebenen Oberflächenströme verbinden sich zu einer gewundenen Schleife, dem globalen Förderband. Wenn das Wasser von der Tiefe des Ozeans zur Oberfläche wandert, beinhaltet es Nährstoffe, die jene Mikroorganismen nähren, die die Basis vieler Nahrungsketten im Meer bilden. Das globale Förderband ist die längste Strömung der Erde. Es erstreckt sich rund um den Globus, bewegt sich aber nur ein paar Zentimeter pro Sekunde. Ein Wassertropfen kann für die gesamte Strecke 1.000 Jahre brauchen. Steigende Meerestemperaturen scheinen das Förderband jedoch zu verlangsamen. Wettermodelle zeigen die verheerenden Auswirkungen beidseitig des Atlantiks. Niemand weiß, was passieren würde, wenn es sich weiter verlangsamt oder sogar ganz stehenbleibt. Eine genaue Prognose und entsprechende Vorbereitung wird uns nur gelingen, wenn wir die Strömungen sowie auf sie wirkenden starken Kräfte weiter erforschen.
In 1992, a cargo ship carrying bath toys got caught in a storm. Shipping containers washed overboard, and the waves swept 28,000 rubber ducks and other toys into the North Pacific. But they didn’t stick together. Quite the opposite– the ducks have since washed up all over the world, and researchers have used their paths to chart a better understanding of ocean currents. Ocean currents are driven by a range of sources: the wind, tides, changes in water density, and the rotation of the Earth. The topography of the ocean floor and the shoreline modifies those motions, causing currents to speed up, slow down, or change direction. Ocean currents fall into two main categories: surface currents and deep ocean currents. Surface currents control the motion of the top 10 percent of the ocean’s water, while deep-ocean currents mobilize the other 90 percent. Though they have different causes, surface and deep ocean currents influence each other in an intricate dance that keeps the entire ocean moving. Near the shore, surface currents are driven by both the wind and tides, which draw water back and forth as the water level falls and rises. Meanwhile, in the open ocean, wind is the major force behind surface currents. As wind blows over the ocean, it drags the top layers of water along with it. That moving water pulls on the layers underneath, and those pull on the ones beneath them. In fact, water as deep as 400 meters is still affected by the wind at the ocean’s surface. If you zoom out to look at the patterns of surface currents all over the earth, you’ll see that they form big loops called gyres, which travel clockwise in the northern hemisphere and counter-clockwise in the southern hemisphere. That’s because of the way the Earth’s rotation affects the wind patterns that give rise to these currents. If the earth didn’t rotate, air and water would simply move back and forth between low pressure at the equator and high pressure at the poles. But as the earth spins, air moving from the equator to the North Pole is deflected eastward, and air moving back down is deflected westward. The mirror image happens in the southern hemisphere, so that the major streams of wind form loop-like patterns around the ocean basins. This is called the Coriolis Effect. The winds push the ocean beneath them into the same rotating gyres. And because water holds onto heat more effectively than air, these currents help redistribute warmth around the globe. Unlike surface currents, deep ocean currents are driven primarily by changes in the density of seawater. As water moves towards the North Pole, it gets colder. It also has a higher concentration of salt, because the ice crystals that form trap water while leaving salt behind. This cold, salty water is more dense, so it sinks, and warmer surface water takes its place, setting up a vertical current called thermohaline circulation. Thermohaline circulation of deep water and wind-driven surface currents combine to form a winding loop called the Global Conveyor Belt. As water moves from the depths of the ocean to the surface, it carries nutrients that nourish the microorganisms which form the base of many ocean food chains. The global conveyor belt is the longest current in the world, snaking all around the globe. But it only moves a few centimeters per second. It could take a drop of water a thousand years to make the full trip. However, rising sea temperatures are causing the conveyor belt to seemingly slow down. Models show this causing havoc with weather systems on both sides of the Atlantic, and no one knows what would happen if it continues to slow or if it stopped altogether. The only way we’ll be able to forecast correctly and prepare accordingly will be to continue to study currents and the powerful forces that shape them.