Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

Erde
Globale Meeresströmungen
Für das Klimasystem der Erde stellen die Ozeane ein wichtiges Teilsystem dar. Es ist zugleich das
trägste Teilsystem, da es im Gegensatz zur Atmosphäre nur sehr langsam Energie aufnehmen,
transportieren und wieder abgeben kann. Deshalb beeinflußt die Verteilung von Ozeane und
Landmassen, die Meeresströmungen und die Oberflächenvereisung im Wesentlichen das Klima in
mittleren (d.h. einigen 10000 bis 100000 Jahren) und großen Zeitskalen (einigen 10 bis 100 Millionen
Jahren, Kontinentaldrift).
Die vertikale Verteilung der Wassermassen in den Ozeanen läßt sich grob in zwei Schichten teilen: in
das Oberflächenwasser, welches leicht erwärmt werden kann und in die (kalte) Tiefsee. Zwischen
beiden Schichten findet ein Energieaustausch statt, der zu den globalen Meeresströmungen führt.
Thermohalines Zirkulationssystem der Ozeane. Die hellen Streifen stellen die Strömung von warmem
Oberflächenwasser und die dunkleren von kaltem Tiefenwasser dar.
Der Austausch zwischen Oberflächenwasser und Tiefsee findet jedoch nur lokal (z.B. im Nordatlantik
vor Grönland oder im Nordpazifik südlich des Aleutenbogens) statt, wo Oberflächenwasser in die
Tiefsee abtaucht. Auf diese Weise entsteht ein Strömungsband, welche alle Ozeane durchzieht.
Die Kontinuität dieses Strömungsbandes wird im Wesentlichen auch durch die Eigenschaften des
Meerwassers bestimmt. Flüssiges Wasser besitzt (mit Ausnahme von Ammoniak) die höchste
Wärmekapazität unter allen flüssigen und festen Stoffen. Die Ursache ist mikrophysikalisch in dem
asymmetrischen Aufbau des Wassermoleküls zu suchen, der zu einer dipolartigen Ladungsverteilung
führt. Darin liegt auch die Ursache, daß sehr viele Stoffe gerade in Wasser löslich sind. Im
Zusammenhang mit den Ozeanen betrifft das insbesondere halogenide Salze, die Natrium-, Kalium –
und Kalziumionen liefern, sowie eine Vielzahl von Sulfiden. Der prozentuale Anteil dieser und
weiterer gelöster Stoffe im Meerwasser wird landläufig als Salzgehalt bezeichnet und beträgt in den
Ozeanen durchschnittlich 3,47%. Er legt wichtige thermodynamische Eigenschaften des Meerwassers
(z.B. den Gefrier- und Siedepunkt, der bei reinem Wasser bei 0° C bzw. 100° C liegt) fest. In diesem
Zusammenhang ist insbesondere ein Effekt zu erwähnen, den man als Anomalie des Wassers
bezeichnet. Im Gegensatz zu allen anderen bekannten flüssigen Stoffen besitzt reines Wasser ein
Dichtemaximum bei einer Temperatur von 4°C, also oberhalb des Gefrierpunktes. Deshalb schwimmt
Wassereis auch auf dem Wasser. Gelöste Salze verändern sowohl die Lage dieses Dichtemaximums
als auch die Gefrier- und Siedetemperaturen. Ozeanwasser gefriert z.B. erst bei einer Temperatur von -
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