Achtergrond

Windgedreven oceaancirculatie

De stromingen in de oceaan worden aangedreven aan het zeeoppervlak, deels door de krachten die worden uitgeoefend door de wind, en deels door de uitwisseling van warmte en vocht (het netto effect van regen en verdamping) met de atmosfeer.

De wind is de belangrijkste drijvende kracht voor de circulatie aan het oppervlak, maar beïnvloedt alleen de bovenste duizend meter van de oceaan rechtstreeks. Als gevolg van de grote warmtecapaciteit van (oceaan-)water hebben de stromingen en veranderingen daarin een belangrijk effect op ons klimaat.

Figuur 1 is een schets van de windgedreven oppervlaktecirculatie in de oceaan. Kenmerkend voor deze circulatie zijn de reusachtige wervelstructuren over de hele breedte van de oceaan, die op zowel het noordelijk als het zuidelijk halfrond te vinden zijn. Deze reuzenwervels, de gyres, zijn asymmetrisch in oost-west richting. Langs de continenten aan de westkant van het oceaanbekken zijn geconcentreerde grenslaagstromingen te vinden. Wanneer twee zulke grenslaagstromingen elkaar ontmoeten buigen ze samen af naar het oosten, en vormen intense oostwaartse stromingen tussen twee gyres in (jetstromen of mid-ocean jets). Voorbeelden hiervan zijn de Golf Stroom in de Noord-Atlantische Oceaan, de Kuroshio in de Stille Oceaan bji Japan en de Agulhas Stroom bij Zuid-Arika. Typische snelheden in deze jetstromen zijn in de orde van 1 m/s, veel sneller dan in het centrum van de gyres (~0.01 m/s). Het bestaan van grootschalige gyres is een gevolg van het ruimtelijke patroon van de passaatwinden aan het zeeoppervlak. De westelijk versterking van de gyres blijkt een gevolg van de aanwezigheid van continenten die het oceaanbekken omsluiten.

Figuur 1: Schematische weergave van de windgedreven oceaanstromingen aan het oppervlak [bron: NOC]
Figuur 1: Schematische weergave van de windgedreven oceaanstromingen aan het oppervlak [bron: NOC]

Variaties in de oceaancirculatie

De oceaancirculatie vertoont grote variaties op diverse tijd- en ruimtelijke schalen, en Figuur 1 schetst dus een te simpel beeld van de stromingen aan het zeeoppervlak. De aanwezigheid van deze variaties, aangeduid met de algemene term eddies (wervels), heeft een significant effect op de gemiddelde circulatie. Eddies zijn bovendien van groot belang voor het warmtetransport in de oceaan, voor menging en voor het energieverlies door wrijving. Variaties in de oppervlaktecirculatie kunnen verschillende oorzaken hebben:
 

  • De oceaan kan passief reageren op veranderingen in de atmosferische forcering (de windsterkte)
  • De variaties kunnen ontstaan door terugkoppelingen tussen veranderingen in de circulatie in de atmosfeer en in de oceaan (zoals bij El Nino), en
  • Interne processen in de oceaan zelf kunnen aanleiding geven tot variabiliteit.

Wervels in de oceaan

Interne variabiliteit is een gevolg van het feit dat de gemiddelde circulatie instabiel is. Dit betekent dat oneindig kleine verstoringen kunnen aangroeien tot grotere, niet-stationaire eddies. Deze verstoringen destabiliseren de stroming, en maken hem tijdsafhankelijk en variabel. Dergelijke eddies zijn goed zichtbaar in satellietbeelden van de oppervlaktetemperatuur (Figuur 2 en 3). Ze hebben een doorsnede van 50 tot 200 km en een levensduur van enkele maanden tot jaren. 

Figuur 2: Satellietmetingen bij Florida laten twee warme Golf Stroom wervels zien [bron: Ocean Remote Sensing Group, Johns Hopkins University, Applied Physics Laboratory].
Figuur 2: Satellietmetingen bij Florida laten twee warme Golf Stroom wervels zien [bron: Ocean Remote Sensing Group, Johns Hopkins University, Applied Physics Laboratory].
Figuur 3: Satellietmetingen rondom Zuid-Afrika laten de vorming van een warme Agulhas wervel zien
Figuur 3: Satellietmetingen rondom Zuid-Afrika laten de vorming van een warme Agulhas wervel zien
Niet gevonden wat u zocht? Zoek meer achtergrond artikelen