Planeet Zee

Oppervlaktestromingen

Naast golven zal de wind ook stroming in het water creëren. Dominante winden zoals de passaten en westenwinden oefenen een meeslepende kracht uit op het wateroppervlak. Ze zorgen voor grote stromingen naar het oosten en naar het westen. Als je goed naar bovenstaande kaart kijkt, zie je dat de winden en oceaanstromingen niet precies hetzelfde patroon volgen. De stromingen buigen onderweg door de ligging van de continenten naar elkaar toe en vormen grote stromingscirkels ook circulatiegyres genaamd. Ook al is de wind de motor achter deze stromingen, toch volgen de stromingen niet hetzelfde pad als de wind.

Wind blijft echter de drijvende kracht, de kracht die alles initieel in beweging zet. Wind beweegt de lucht. De luchtmoleculen worden over het wateroppervlak gesleept waardoor de windenergie overgebracht wordt op de watermoleculen die daardoor in beweging gezet worden. Dit is een uiterst inefficiënt proces. Experimenten hebben aangetoond dat een windsnelheid van 50 km/uur aanleiding geeft tot snelheden in het water van amper 1,5 tot 2 km/u. De waterstroming zal bovendien niet dezelfde richting hebben als de wind die ze veroorzaakt. V. Walfrid Ekman is de eerste onderzoeker die aantoont dat de stromingsrichting aan het wateroppervlak moet afwijken van de windrichting. Daarnaast stelt hij ook dat de richting geleidelijk aan verandert met de diepte. Op een bepaalde diepte komt de stroming zelfs in tegenovergestelde richting van de wind te staan. Onder sterke en permanente wind kan deze Ekmanspiraal 100 tot 200 meter diepte bereiken.

 Ekmanspiraal (c) Bron: Pinet, P. Invitation to Oceanography

Wat betekenen deze bevindingen nu voor de grote oceaanstromingen?

De Noord-Atlantische Oceaan zal hier als voorbeeld dienen. Tussen de evenaar en 30° NB zijn de noordoostelijke passaatwinden dominant, tussen 30° en 60° NB zijn de zuidwestenwinden dominant. Deze dominante winden zetten het oceaanwater in beweging. Met de Ekmanspiraal in het achterhoofd verwacht je dat de wind een stroming zal genereren die loodrecht op deze windrichtingen komt te staan, dus dat er een stroming is naar het midden van de Noord-Atlantische Oceaan toe.

Stromingen in de Noord-Atlantische Oceaan

Deze permanente stroming naar het midden van het gebied zorgt echter voor een ophoping van water in het midden van de Noord-Atlantische Oceaan. Wie denkt dat de oceaanoppervlak ook echt vlak is, heeft het mis! Stel dat je over water kon lopen, dan zou je als je de Atlantische Oceaan wil oversteken eerst enkele meters bergop moeten om daarna weer af te dalen. Wanneer de ophoping van water te groot wordt, dus wanneer de drukgradiënt te groot wordt, zal er een stroming ontstaan van het midden (hoger waterniveau) naar de zijkanten (lager waterniveau) ten gevolge van de zwaartekracht. Door het corioliseffect zal ook de richting van deze stroming veranderen: een rechtse afwijking in het noorderlijk halfrond, een linkse in het zuidelijk halfrond. Voor het Noorden van de Atlantische Oceaan betekent dit dat we een stroming verwachten in wijzerzin rond het midden van de Noord-Atlantische Oceaan. Deze wordt de Noord-Atlantische Gyre (stromingscirkel) genoemd. Daarenboven wordt deze circulatie nog versterkt door de specifieke soepkomvorm van de oceean die tussen de continenten ligt.

Een oppervlaktestroming is geen homogeen uniform geheel. Zo zal de breedte van de Golfstroom allesbehalve constant zijn zowel in tijd als ruimte, meer nog, net als een rivier op land, zal de Golfstroom een meanderend patroon kunnen volgen. Ook het debiet aan water dat vervoerd wordt, is variabel en seizoensgebonden. Op zijn weg naar het noorden, zal de Golfstroom aan een snelheid van 9km/u meer en meer meanderen. Net zoals bij rivieren, kunnen ook hier bepaalde meanders zich afscheiden en zogenaamde ringstromen of eddies vormen. Eddies zijn plaatselijke (grootte-orde 100 km) en tijdelijke (tijdschaal van enkele weken tot enkele maanden) circulaire waterbewegingen. Jaarlijks ontstaan een vijftal dergelijke ringstromingen bij de Golfstroom. Ook bij andere grote stromingen mag men het meanderend gedrag en de vorming van ringstromingen verwachten.

 

Real-time beelden van stromingen in de oceaan. Kun je het meanderend patroon en de vorming van ringstromingen waarnemen? https://earth.nullschool.net/

Naast deze N.-Atlantische Gyre bestaat er nog de N.-Pacifische Gyre, de Z.-Pacifische gyre, de Z.-Atlantische Gyre en de Indische Oceaan Gyre. Merk op dat de gyres op het Noorderlijk halfrond rechtsdraaiend zijn, op het Zuidelijk halfrond zijn ze linksdraaiend. Of hoe het corioliseffect belangrijker is dan men op het eerste zicht zou denken!