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Ozeanografie: Salzige Finger mischen mit

Der horizontale Transport von Wassermassen über große Distanzen ist heutzutage recht gut verstanden. Über den kleinräumigen vertikalen Austausch und seine Bedeutung weiß man bisher eher wenig. Jetzt gibt es neue Erkenntnisse aus der Karibik.
2-Dimensionale Salzfinger Modellierung
Die Ozeane dieser Welt bestehen nicht aus gleichförmigen, homogenen Wassermassen. Denn durch die Temperaturunterschiede der tropischen und polaren Breiten bilden sich Stockwerke heraus, in denen Strömungen an der Oberfläche und am Boden genau gegensätzlich verlaufen können und so Wärme vom Äquator zu den Polen transportieren. Auch durch Wind und Wetter, Ebbe und Flut, Rotation und Anziehunskraft der Erde sowie Unterschiede im Salzgehalt werden sie ständig in Bewegung gehalten.

Salzgehalt und Dichte bestimmen zum großen Teil die globale Zirkulation und den Wärmetransport. In der Antarktis beispielsweise kühlen die Wassermassen an der Oberfläche ab, und durch die Bildung von Meereis steigt ihr Salzgehalt. Beides erhöht ihre Dichte, sodass sie zum Meeresboden absinken, während warme, salzärmere Strömungen an der Oberfläche von Norden nachfließen. Auch der Golfstrom, der durch seinen Wärmetransport Richtung Norden für das milde Klima in weiten Teilen Europas sorgt, gehört zu diesem System. Der Austausch von Wassermassen mit unterschiedlicher Dichte und Temperatur kann jedoch auch auf viel kleinerem Raum erfolgen.

Das passiert vor allem in den Tropen, wo Temperatur und Salzgehalt miteinander konkurrieren: An der Oberfläche steigt durch das verdunstende Wasser der Salzgehalt und damit auch die Dichte. Da sich nun Temperaturunterschiede im Ozean wesentlich schneller ausgleichen als unterschiedliche Salzgehalte, lagern sich immer wieder salzreiche Wasserschichten über kühlere, salzärmere. Bereits 1960 entdeckte der Ozeanograf Melvin Stern, dass spontan vertikale Ausgleichsströmungen entstehen können, wenn die Differenz im Salzgehalt zwischen oberen und unteren Schichten einen gewissen Wert übersteigt. Inwieweit sich diese Salzfinger auf die großflächige Zirkulation und die Durchmischung auswirken, konnte bisher jedoch nur vermutet werden.

Tracer Experiment | Hieven des High Resolution Profilers während des Salt Finger Tracer Release Experiments des Woodshole Institue of Oceangraphy
Raymond Schmitt und seine Kollegen vom Woodshole Institution of Oceanography haben die Wirkung der Salzfinger jetzt in ihrer natürlichen Umgebung beobachtet. Dazu gaben die Wissenschaftler an einer bestimmten Stelle in der Karibischen See Schwefelhexafluorid, das sich genauso schnell ausbreitet wie Salz, in das Wasser. Mit diesem "Tracer" konnten sie die Entwicklung von Salzfingern über mehrere Monate auf einer Fläche von einer Millionen Quadratkilometer beobachten.

Wie sich zeigte, breitete sich der Tracer sowohl entlang der Oberflächenströmungen, aber auch beachtlich in die Tiefe aus. Allein durch Wellenbewegungen und Turbulenzen wäre das nicht zu erklären. Damit bestätigte sich die Theorie, dass Salzfinger tatsächlich eine wichtige Rolle bei der vertikalen Durchmischung der Wassermassen im Ozean und auch bei der Absorption von Wärme und Kohlendioxid spielen.

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