ΤΟ ΤΑΞΙΔΙ ΤΗΣ ΣΤΑΓΟΝΑΣ ΣΤΟΝ ΩΚΕΑΝΟ – Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ
του Δρ. Νικολάου Κ. Ευαγγελίου – χημικού, MSc, PhD
Αν ποτέ χάσατε ένα καπέλο ή ενα ζευγάρι γυαλιά στη θάλασσα, τότε πιθανότατα γνωρίζετε ότι η θάλασσα ποτέ δε μένει ακίνητη. Κι εάν δεν καταφέρατε να βρείτε το χαμένο αντικείμενο αμέσως, τότε καταλαβαίνετε ότι έχει μεταφερθεί σε μεγάλες αποστάσεις, μέσω των θαλασσίων ρευμάτων. Μιλώντας για το νερό, η λέξη ρεύμα αναφέρεται στην κίνηση των υδάτων. Ρεύματα υπάρχουν παντού, από τα νερά των ποταμών, έως τα νερά των πισίνων. Ελάχιστοι τύποι σωμάτων υδάτων έχουν το πολύπλοκο σύστημα ρευμάτων του ωκεανού. Τις περισσότερες φορές ποικίλλουν από προβλέψιμα παλιρροιακά ρεύματα, μέχρι τα γνωστά επιφανειακά κύματα. Τα ρεύματα που υπερισχύουν στον ωκεανό μπορούν να καθοδηγούνται από αέριες μάζες, από παλίρροιες, από διαφορές στην πυκνότητα κ.ο.κ, πολλές φορές επηρεάζοντας το κλιμα, τις θαλάσσιες μεταφορές, τον κύκλο των θρεπτικών συστατικών κ.α.
Πώς ακριβώς? Ανάμεσα σε άλλα, τα ωκεάνια ρεύματα είναι υπεύθυνα για τις υψηλότερες θερμοκρασίες της Δυτικής Ευρώπης, ενεργοποιούν την Ανταρκτική ώστε να υποστηρίξει τεράστιες ποσότητες ζωής, καθώς επίσης ανανεώνουν εξολοκλήρου τα ύδατα των ωκεανών κάθε 1000 χρόνια!
Η γνώση γύρω από τα θαλάσσια ρεύματα είναι πολύ σημαντική για τη ναυτιλεία και την αλιεία και πολύ χρήσιμη σε διεργασίες εντοπισμού και διάσωσης, απορρύπανσης από επικίνδυνες ουσίες, ψυχαγωγικής κολύμβησης. Χρησιμοποιώντας συνδυασμό προσομοιωμένων και πραγματικών μετρήσεων ρευμάτων, οι ταξιδιώτες μπορούν να δέσουν ή να λύσουν τα σκάφη τους, οι διασώστες να υπολογίσουν που μπορεί να βρίσκεται κάποιος αγνοούμενος, τα πληρώματα απορρύπανσης να υπολογίσουν τη θέση μεταφοράς διαφόρων ρυπαντών, ποιές περιοχές θα πληγούν κ.ο.κ
1. Επιφανειακά ρεύματα
Θαλάσσια ρεύματα σε βάθη έως 100 m αναφέρονται συνήθως ως επιφανειακά ρεύματα και περιλαμβάνουν τα παραλιακά (κύματα), τα επιφανειακά-ωκεάνια και τα καθοδηγούμενα από ανέμους ρεύματα.
Είμαστε όλοι εξοικειωμένοι με τα παραλιακά ρεύματα αφού είναι φανερά σχεδόν κάθε φορά που πάμε σε κάποια παραλία. Αυτού του τύπου τα ρεύματα δημιουργούν τα κύματα και άρα το σχήμα της στεριάς. Για να κατανοήσει κάποιος τα παραλιακά ρεύματα πρέπει πρώτα να κατανοηθούν τα κύματα.
Όπως πνέει ο άνεμος κατά μήκος της θάλασσας σπρώχνει την επιφάνεια του νερού δημιουργώντας τα «ενεργειακά» κύματα. Η ταχύτητα του ανέμου, η απόσταση και ο χρόνος που πνέει επηρεάζουν το μέγεθος των κυμάτων. Αν ένα κύμα πνέει γρήγορα, για μεγάλο χρονικό διάστημα, σε μεγάλη απόσταση της ίδιας κατεύθυνσης τότε δημιουργούνται μεγάλα κύματα. Τα κύματα «σπάζουν» όταν η βάση τους συμπλέκεται με τον πυθμένα, γίνονται ασταθή και ανατρέπονται στην ακτή. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη θραύση των κυμάτων δημιουργεί τα διαχεόμενα κατά μήκος της ακτής ρεύματα. Όταν τα κύματα πλησιάζουν την ακτή υπό γωνία, μέρος της ενέργειας κατευθύνεται κάθετα ως προς την ακτή, ενώ η υπόλοιπη παράλληλα. Η παράλληλη ενέργεια δημιουργεί τα διαχεόμενα κατά μήκος της ακτής κύματα, τα οποία βιώνουμε όλοι όσοι κολυμπούμε κατά μήκος της ακτογραμμής. Καθώς αυτά ταξιδεύουν, αναμοχλεύουν το ίζημα μεταφέροντας το στην παραλία δημιουργώντας τις χαρακτηριστικές μακριές και στενές προεξοχές στην άμμο, όπως επίσης και υφάλους εκτεινόμενους παράλληλα ως προς τις ακτές.
Τα ρεύματα αναταραχής νερού είναι ένας ακόμη τύπος παραλιακών ρευμάτων, τα οποία έχουν υποστεί θραύση και δημιουργούνται εκεί που υπάρχουν υποθαλάσσια εμπόδια, διασχίζοντας με ορμή τις πλάγιες καμπυλότητες που δημιουργούνται μεταξύ εμποδίου και ακτογραμμής.
Ένας ακόμη τύπος παραλιακών ρευμάτων είναι αυτά της κατακόρυφης μεταφοράς (προς τα κάτω ή προς τα πάνω) και δημιουργούνται όταν ο άνεμος εκτοπίζει τα επιφανειακά ύδατα με αποτέλεσμα τα βαθύτερα να ανυψώνονται ώστε να τα αντικαταστήσουν (upwelling). Υπάρχει περίπτωση να συμβεί και η αντίστροφη διαδικασία (downwelling), πάντως, αυτού του τύπου τα ρεύματα επηρεάζουν τον κύκλο των θρεπτικών στη θάλασσα. Τα ψυχρότερα και βαθύτερα ύδατα είναι πλούσια σε θρεπτικά και διοξείδιο του άνθρακα, ενώ τα θερμότερα επιφανειακά πλούσια σε οξυγόνο. Όταν οι στοιβάδες αλλάζουν θέσεις ή αναμιγνύονται συμβαίνει το ίδιο και με τα αέρια τους. Τα ρεύματα μεταφοράς προς το βυθό (downwelling) προλαμβάνουν τη χρήση του διαλυτού οξυγόνου ως μέσο αποδόμησης της οργανικής ύλης στην επιφάνεια, πράγμα το οποίο θα μπορούσε να οδηγήσει σε άνθηση των αναερόβιων βακτηρίων και σχηματισμό τοξικών ενώσεων. Εξάλλου, τα ρεύματα μεταφοράς προς την επιφάνεια (upwelling) βοηθούν τα οικοσυστήματα να ανθίσουν τροφοδοτώντας τα με θρεπτικά από το βυθό, ακόμη και σε απίθανα μέρη όπως τα μέρη των πόλων.
Ενώ τα παραλιακά ρεύματα προκαλούνται από τοπικούς ανέμους, τα επιφανειακά ρεύματα στις ανοικτές θάλασσες προέρχονται από ανεμικά πρότυπα που εκτείνονται σε μεγάλες αποστάσεις. Όπως είναι εύκολα αντιληπτό οι άνεμοι και τα θαλάσσια ύδατα είναι άμεσα συνυφασμένα. Για να κατανοηθεί η φύση των ωκεάνιων ρευμάτων πρέπει να κατανοηθούν πρωτίστως οι άνεμοι που τα καθοδηγούν. Κάποιοι από αυτούς τους ανέμους δημιουργούνται από τη δύναμη Coriolis. Εάν η γη δε γύριζε τα ρεύματα θα τη διέσχιζαν σε ευθείες γραμμές. Ανταυτού, η περιστροφή της γης προκαλεί τη φαινομενική κύρτωση προς τα δεξιά στο βόρειο ημισφαίριο και προς τα αριστερά στο νότιο. Η κύρτωση αυτή ονομάζεται φαινόμενο Coriolis. Συνεπώς, στο βόρειο ημισφαίριο οι ισχυροί άνεμοι από τα βορειοανατολικά πνέουν δυτικά παρασύροντας την επιφάνεια του ωκεανού προς τον ισημερινό. Χάρη στις ακτογραμμές και στο φαινόμενο Coriolis, τα θερμότερα υδάτινα ρεύματα κατευθύνονται βόρεια και συνεχώς αναστρέφονται. Οι δυτικοί άνεμοι κυριαρχούν τότε συμπληρώνοντας τον κύκλο. Πνέοντας από τα δυτικά, οι άνεμοι καθοδηγούν τα ρεύματα ανατολικά και νότια μέχρι την ακτογραμμή. Τα δυο αυτά ανεμικά πρότυπα δημιουργούν ένα συνεχές κυκλοφορικό πρότυπο που ρέει κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού στο βόρειο ημισφαίριο, κι αντίστροφα, αντίθετα από τη φορά των δεικτών του ρολογιού στο νότιο ημισφαίριο. Αυτά τα κυκλοφορικά ανεμικά πρότυπα δημιουργούν, λοιπόν, σπιρροειδή ρεύματα που ονομάζονται περιστροφικά (δίνες). Πέντε κύρια σπιρροειδή ρεύματα ρέουν στο βόρειο και στο νότιο ημισφαίριο: στο Βόρειο Ατλαντικό, στο Νότιο Ατλαντικό, στο Βόρειο Ειρηνικό, στο Νότιο Ειρηνικό και στον Ινδικό Ωκεανό. Μικρότερα σπιρροειδή ρεύματα ρέουν στους πόλους, ενώ ένα ρέει γύρω από την Ανταρκτική.
Το Ρεύμα του Κόλπου (μιλήσαμε σε προηγούμενη ανάρτηση) έιναι ένα ισχυρό ρεύμα, μέρος του προαναφερθέντος ρέυματος του Βορείου Ατλαντικού, μεταφέρει θερμά ύδατα από τον Κόλπο του Μεξικού μέχρι τις ακτές των Ανατολικών Ηνωμένων Πολιτειών και από εκεί ως τη Δυτική Ευρώπη θερμαίνοντας τις ακτές της.
Εφόσον οι άνεμοι επηρεάζουν την επιφανειακή στοιβάδα (100 m) της θάλασσας, τότε πώς δημιουργούνται τα ρεύματα των βαθύτερων στοιβάδων;
2. Ρέυματα των βαθύτερων στοιβάδων
Αόρατα στους ανθρώπους, τα υποθαλάσσια ρεύματα κυκλοφορούν στο βαθύ ωκεανό με ταχύτητα 16 φορές μεγαλύτερη από ότι η ταχύτητα όλων των ποταμών μαζί. Τα ρεύματα της βαθιάς θάλασσας είναι ζώνες μεταφοράς νερού, που δημιουργούνται από διαφορές της πυκνότητας του νερού. Η πυκνότητα του θαλασσινού νερού αναφέρεται στη μάζα ανά όγκο του υλικού, μετρά το πόσο συμπαγής είναι, κι εξαρτάται και υπολογίζεται από τη θερμοκρασία και την αλατότητα. Στο νερό τα ψυχρότερα και με υψηλότερη αλατότητα ύδατα είναι πυκνότερα.
Στους πόλους της γης το νερό παγώνει, ωστόσο, το αλάτι δεν παγώνει απαραίτητα μαζί με το νερό. Έτσι, μεγάλος όγκος πυκνού και ψυχρού νερού παραμένει στη θάλασσα. Όταν το πυκνό αυτό νερο βυθίζεται στα μεγάλα βάθη του ωκεανού, μεγάλος όγκος νερού ρέει προς τους πόλους για να το αντικαταστήσει, δημιουργώντας ρεύμα. Το νερό αυτό με τη σειρά του παγώνει και βυθίζεται συνεχίζοντας τον κύκλο. Η διεργασία αυτή συνεχίζεται και το ρεύμα αυτό εκτείνεται σε όλη την υφήλιο. Η παγκόσμια αυτή ζώνη μεταφοράς του θαλασσινού νερού ξεκινά με την ψύχρανση του νερού κοντά στο Νότιο Πόλο, περνά από τη Νότια Αμερική και τη Νότια Αφρική κατά μήκος της Ανταρκτικής. Εκεί, ενισχύεται με περισσότερο ψυχρό νερό και τελικά διαχωρίζεται σε ρεύματα δυο κατευθύνσεων – το ένα διασχίζει τον Ινδικό Ωκεανό και το δεύτερο τον Ειρηνικό. Τα δυό ρεύματα, πλησιάζοντας τον ισημερινό θερμαίνονται κι ανεβαίνουν στην επιφάνεια (upwelling). Αμέσως μετά διακλαδίζονται στο Νότιο Ατλαντικό, ενώ ένα άλλο μέρος μεταφέρεται από το Ρεύμα του Κόλπου στο Βόρειο Ατλαντικό και ο κύκλος ξεκινά πάλι.
Σφίγγοντας τη ζώνη
Πολλοί επιστήμονες φοβούνται ότι η παγκόσμια υπερθέρμανση του πλανήτη επηρεάζεται από αυτή τη χαρακτηριστική ζώνη μεταφοράς. Αν η παγκόσμια υπερθέρμανση οδηγήσει σε αύξηση των βροχοπτώσεων (όπως κάποιοι πιστεύουν ότι μπορεί) το πρόσθετο γλυκό νερό θα μπορούσε να μειώσει τα επίπεδα αλατότητας στους πόλους. Επιπλέον, το λιώσιμο των πάγων (ένα ακόμη δυσμενές αποτέλεσμα της παγκόσμιας υπερθέρμανσης) θα μπορούσε επίσης να μειώσει τα επίπεδα αλατότητας στους πόλους. Τελικά, το σενάριο καταλήγει ως εξής: Τα θερμά και λιγότερο πυκνά ύδατα δεν θα πυκνώσουν ποτέ τόσο ώστε να βυθιστούν και άρα η παγκόσμια ζώνη μεταφοράς θα σταματήσει, προκαλώντας συντριπτικά αποτελέσματα (πχ. αναστολή του ρεύματος του Κόλπου και άρα κατάψυξη των χωρών της βορειοδυτικής Ευρώπης).
Η παγκόσμια ζώνη μεταφοράς κινείται πολύ πιο αργά από ότι τα επιφανειακά ρεύματα (με μερικά εκατοστά ανά δευτερόλεπτο σε σύγκριση με δεκάδες ή εκατοντάδες εκατοστά ανά δευτερόλεπτο των επιφανειακών ρευμάτων). Οι επιστήμονες υπολογίζουν ότι χρειάζεται πάνω από 1000 χρόνια για να συμπληρωθεί ένας κύκλος της παγκόσμιας ζώνης μεταφοράς. Αν και πολύ αργή, η ζώνη μεταφέρει τεράστιες ποσότητες νερού, πάνω από εκατονταπλάσιες ποσότητες σε σχέση με τη ροή του Αμαζονίου.
Η παγκόσμια ζώνη μεταφοράς είναι επίσης καθοριστική και για την τροφική αλυσίδα. Καθώς μεταφέρει νερό κατά μήκος της γης, εμπλουτίζει την επιφάνεια με θρεπτικά συστατικά και διοξείδιο του άνθρακα, προερχόμενα από τις βαθύτερες στοιβάδες (upwelling), όπου βρίσκονται σε περίσσεια. Τα θρεπτικά και το διοξείδιο ενεργοποιούν με τη σειρά τους την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού. Η ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού έχει θετικές συνέπειες στη ρύθμιση του κλίματος (μεταφέρει τεράστιες ποσότητες του διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας στα βάθη των ωκεανών), όπως επίσης συμβάλλει και στην τροφική αλυσίδα άλλων μορφών ζωής στη θάλασσα.
3. Παλλιροιακά ρεύματα
Η βαρυτική έλξη από το φεγγάρι συνήθως δημιουργεί δυο υψηλές και δυο χαμηλές παλίρροιες ημερησίως. Τα παλιρροιακά ρεύματα δημιουργούνται, όπως δείχνει και το όνομα τους, από τις παλίρροιες. Πρόκειται για μεγάλης διάρκειας και μικρής ταχύτητας κύματα, τα οποια δημιουργούνται από τη βαρυτική έλξη γης – σελήνης και λιγότερο γης – ήλιου. Η έλξη αυτή αναγκάζει τον ωκεανό να πλεονάζει σε αντίθετα μέρη της γης, προκαλώντας ανύψωση των επιπέδων της θάλασσας στα σημεία που είναι ευθυγραμμισμένα με τη σελήνη και βαθμιαία μείωση έως τα σημεία που είναι στο μέσο των σημείων ευθυγράμμισης. Η ανύψωση αυτή συνοδεύεται από οριζόντια μεταφορά του νερού και ονομάζεται παλίρροια.
Τα παλιρροιακά ρεύματα διαφέρουν από τα προαναφερθέντα ρεύματα στο ότι δε ρέουν συνεχόμενα. Αλλάζουν κατευθύνσεις κάθε φορά που η παλίρροια μετατρέπεται σε άμπωτη. Αν και αυτά τα φαινόμενα δεν έχουν ισχυρές επιδράσεις στην ανοικτή θάλασσα, ωστόσο, μπορεί να δημιουργήσουν ρεύματα ταχύτητας έως και 21 χιλιομέτρων την ώρα, όταν διέρχονται στενές περιοχές γης (πχ. φαινόμενο των Στενών του Ευρίππου). Τέτοια ρεύματα αναμοχλεύουν τα ιζήματα επηρεάζοντας τη ζωή κοντά σε αυτά. Πχ. μπορεί να μεταφέρουν τα αυγά των ψαριών σε διαφορετικά περιβάλλοντα ή να μεταφέρουν θρεπτικά συστατικά σε μεγάλες αποστάσεις.
Πηγή: science.howstuffworks.com
του Δρ. Νικολάου Κ. Ευαγγελίου – χημικού, MSc, PhD
Αν ποτέ χάσατε ένα καπέλο ή ενα ζευγάρι γυαλιά στη θάλασσα, τότε πιθανότατα γνωρίζετε ότι η θάλασσα ποτέ δε μένει ακίνητη. Κι εάν δεν καταφέρατε να βρείτε το χαμένο αντικείμενο αμέσως, τότε καταλαβαίνετε ότι έχει μεταφερθεί σε μεγάλες αποστάσεις, μέσω των θαλασσίων ρευμάτων. Μιλώντας για το νερό, η λέξη ρεύμα αναφέρεται στην κίνηση των υδάτων. Ρεύματα υπάρχουν παντού, από τα νερά των ποταμών, έως τα νερά των πισίνων. Ελάχιστοι τύποι σωμάτων υδάτων έχουν το πολύπλοκο σύστημα ρευμάτων του ωκεανού. Τις περισσότερες φορές ποικίλλουν από προβλέψιμα παλιρροιακά ρεύματα, μέχρι τα γνωστά επιφανειακά κύματα. Τα ρεύματα που υπερισχύουν στον ωκεανό μπορούν να καθοδηγούνται από αέριες μάζες, από παλίρροιες, από διαφορές στην πυκνότητα κ.ο.κ, πολλές φορές επηρεάζοντας το κλιμα, τις θαλάσσιες μεταφορές, τον κύκλο των θρεπτικών συστατικών κ.α.
Πώς ακριβώς? Ανάμεσα σε άλλα, τα ωκεάνια ρεύματα είναι υπεύθυνα για τις υψηλότερες θερμοκρασίες της Δυτικής Ευρώπης, ενεργοποιούν την Ανταρκτική ώστε να υποστηρίξει τεράστιες ποσότητες ζωής, καθώς επίσης ανανεώνουν εξολοκλήρου τα ύδατα των ωκεανών κάθε 1000 χρόνια!
Η γνώση γύρω από τα θαλάσσια ρεύματα είναι πολύ σημαντική για τη ναυτιλεία και την αλιεία και πολύ χρήσιμη σε διεργασίες εντοπισμού και διάσωσης, απορρύπανσης από επικίνδυνες ουσίες, ψυχαγωγικής κολύμβησης. Χρησιμοποιώντας συνδυασμό προσομοιωμένων και πραγματικών μετρήσεων ρευμάτων, οι ταξιδιώτες μπορούν να δέσουν ή να λύσουν τα σκάφη τους, οι διασώστες να υπολογίσουν που μπορεί να βρίσκεται κάποιος αγνοούμενος, τα πληρώματα απορρύπανσης να υπολογίσουν τη θέση μεταφοράς διαφόρων ρυπαντών, ποιές περιοχές θα πληγούν κ.ο.κ
1. Επιφανειακά ρεύματα
Θαλάσσια ρεύματα σε βάθη έως 100 m αναφέρονται συνήθως ως επιφανειακά ρεύματα και περιλαμβάνουν τα παραλιακά (κύματα), τα επιφανειακά-ωκεάνια και τα καθοδηγούμενα από ανέμους ρεύματα.
Είμαστε όλοι εξοικειωμένοι με τα παραλιακά ρεύματα αφού είναι φανερά σχεδόν κάθε φορά που πάμε σε κάποια παραλία. Αυτού του τύπου τα ρεύματα δημιουργούν τα κύματα και άρα το σχήμα της στεριάς. Για να κατανοήσει κάποιος τα παραλιακά ρεύματα πρέπει πρώτα να κατανοηθούν τα κύματα.
Όπως πνέει ο άνεμος κατά μήκος της θάλασσας σπρώχνει την επιφάνεια του νερού δημιουργώντας τα «ενεργειακά» κύματα. Η ταχύτητα του ανέμου, η απόσταση και ο χρόνος που πνέει επηρεάζουν το μέγεθος των κυμάτων. Αν ένα κύμα πνέει γρήγορα, για μεγάλο χρονικό διάστημα, σε μεγάλη απόσταση της ίδιας κατεύθυνσης τότε δημιουργούνται μεγάλα κύματα. Τα κύματα «σπάζουν» όταν η βάση τους συμπλέκεται με τον πυθμένα, γίνονται ασταθή και ανατρέπονται στην ακτή. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη θραύση των κυμάτων δημιουργεί τα διαχεόμενα κατά μήκος της ακτής ρεύματα. Όταν τα κύματα πλησιάζουν την ακτή υπό γωνία, μέρος της ενέργειας κατευθύνεται κάθετα ως προς την ακτή, ενώ η υπόλοιπη παράλληλα. Η παράλληλη ενέργεια δημιουργεί τα διαχεόμενα κατά μήκος της ακτής κύματα, τα οποία βιώνουμε όλοι όσοι κολυμπούμε κατά μήκος της ακτογραμμής. Καθώς αυτά ταξιδεύουν, αναμοχλεύουν το ίζημα μεταφέροντας το στην παραλία δημιουργώντας τις χαρακτηριστικές μακριές και στενές προεξοχές στην άμμο, όπως επίσης και υφάλους εκτεινόμενους παράλληλα ως προς τις ακτές.
Τα ρεύματα αναταραχής νερού είναι ένας ακόμη τύπος παραλιακών ρευμάτων, τα οποία έχουν υποστεί θραύση και δημιουργούνται εκεί που υπάρχουν υποθαλάσσια εμπόδια, διασχίζοντας με ορμή τις πλάγιες καμπυλότητες που δημιουργούνται μεταξύ εμποδίου και ακτογραμμής.
Ένας ακόμη τύπος παραλιακών ρευμάτων είναι αυτά της κατακόρυφης μεταφοράς (προς τα κάτω ή προς τα πάνω) και δημιουργούνται όταν ο άνεμος εκτοπίζει τα επιφανειακά ύδατα με αποτέλεσμα τα βαθύτερα να ανυψώνονται ώστε να τα αντικαταστήσουν (upwelling). Υπάρχει περίπτωση να συμβεί και η αντίστροφη διαδικασία (downwelling), πάντως, αυτού του τύπου τα ρεύματα επηρεάζουν τον κύκλο των θρεπτικών στη θάλασσα. Τα ψυχρότερα και βαθύτερα ύδατα είναι πλούσια σε θρεπτικά και διοξείδιο του άνθρακα, ενώ τα θερμότερα επιφανειακά πλούσια σε οξυγόνο. Όταν οι στοιβάδες αλλάζουν θέσεις ή αναμιγνύονται συμβαίνει το ίδιο και με τα αέρια τους. Τα ρεύματα μεταφοράς προς το βυθό (downwelling) προλαμβάνουν τη χρήση του διαλυτού οξυγόνου ως μέσο αποδόμησης της οργανικής ύλης στην επιφάνεια, πράγμα το οποίο θα μπορούσε να οδηγήσει σε άνθηση των αναερόβιων βακτηρίων και σχηματισμό τοξικών ενώσεων. Εξάλλου, τα ρεύματα μεταφοράς προς την επιφάνεια (upwelling) βοηθούν τα οικοσυστήματα να ανθίσουν τροφοδοτώντας τα με θρεπτικά από το βυθό, ακόμη και σε απίθανα μέρη όπως τα μέρη των πόλων.
Ενώ τα παραλιακά ρεύματα προκαλούνται από τοπικούς ανέμους, τα επιφανειακά ρεύματα στις ανοικτές θάλασσες προέρχονται από ανεμικά πρότυπα που εκτείνονται σε μεγάλες αποστάσεις. Όπως είναι εύκολα αντιληπτό οι άνεμοι και τα θαλάσσια ύδατα είναι άμεσα συνυφασμένα. Για να κατανοηθεί η φύση των ωκεάνιων ρευμάτων πρέπει να κατανοηθούν πρωτίστως οι άνεμοι που τα καθοδηγούν. Κάποιοι από αυτούς τους ανέμους δημιουργούνται από τη δύναμη Coriolis. Εάν η γη δε γύριζε τα ρεύματα θα τη διέσχιζαν σε ευθείες γραμμές. Ανταυτού, η περιστροφή της γης προκαλεί τη φαινομενική κύρτωση προς τα δεξιά στο βόρειο ημισφαίριο και προς τα αριστερά στο νότιο. Η κύρτωση αυτή ονομάζεται φαινόμενο Coriolis. Συνεπώς, στο βόρειο ημισφαίριο οι ισχυροί άνεμοι από τα βορειοανατολικά πνέουν δυτικά παρασύροντας την επιφάνεια του ωκεανού προς τον ισημερινό. Χάρη στις ακτογραμμές και στο φαινόμενο Coriolis, τα θερμότερα υδάτινα ρεύματα κατευθύνονται βόρεια και συνεχώς αναστρέφονται. Οι δυτικοί άνεμοι κυριαρχούν τότε συμπληρώνοντας τον κύκλο. Πνέοντας από τα δυτικά, οι άνεμοι καθοδηγούν τα ρεύματα ανατολικά και νότια μέχρι την ακτογραμμή. Τα δυο αυτά ανεμικά πρότυπα δημιουργούν ένα συνεχές κυκλοφορικό πρότυπο που ρέει κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού στο βόρειο ημισφαίριο, κι αντίστροφα, αντίθετα από τη φορά των δεικτών του ρολογιού στο νότιο ημισφαίριο. Αυτά τα κυκλοφορικά ανεμικά πρότυπα δημιουργούν, λοιπόν, σπιρροειδή ρεύματα που ονομάζονται περιστροφικά (δίνες). Πέντε κύρια σπιρροειδή ρεύματα ρέουν στο βόρειο και στο νότιο ημισφαίριο: στο Βόρειο Ατλαντικό, στο Νότιο Ατλαντικό, στο Βόρειο Ειρηνικό, στο Νότιο Ειρηνικό και στον Ινδικό Ωκεανό. Μικρότερα σπιρροειδή ρεύματα ρέουν στους πόλους, ενώ ένα ρέει γύρω από την Ανταρκτική.
Το Ρεύμα του Κόλπου (μιλήσαμε σε προηγούμενη ανάρτηση) έιναι ένα ισχυρό ρεύμα, μέρος του προαναφερθέντος ρέυματος του Βορείου Ατλαντικού, μεταφέρει θερμά ύδατα από τον Κόλπο του Μεξικού μέχρι τις ακτές των Ανατολικών Ηνωμένων Πολιτειών και από εκεί ως τη Δυτική Ευρώπη θερμαίνοντας τις ακτές της.
Εφόσον οι άνεμοι επηρεάζουν την επιφανειακή στοιβάδα (100 m) της θάλασσας, τότε πώς δημιουργούνται τα ρεύματα των βαθύτερων στοιβάδων;
2. Ρέυματα των βαθύτερων στοιβάδων
Αόρατα στους ανθρώπους, τα υποθαλάσσια ρεύματα κυκλοφορούν στο βαθύ ωκεανό με ταχύτητα 16 φορές μεγαλύτερη από ότι η ταχύτητα όλων των ποταμών μαζί. Τα ρεύματα της βαθιάς θάλασσας είναι ζώνες μεταφοράς νερού, που δημιουργούνται από διαφορές της πυκνότητας του νερού. Η πυκνότητα του θαλασσινού νερού αναφέρεται στη μάζα ανά όγκο του υλικού, μετρά το πόσο συμπαγής είναι, κι εξαρτάται και υπολογίζεται από τη θερμοκρασία και την αλατότητα. Στο νερό τα ψυχρότερα και με υψηλότερη αλατότητα ύδατα είναι πυκνότερα.
Στους πόλους της γης το νερό παγώνει, ωστόσο, το αλάτι δεν παγώνει απαραίτητα μαζί με το νερό. Έτσι, μεγάλος όγκος πυκνού και ψυχρού νερού παραμένει στη θάλασσα. Όταν το πυκνό αυτό νερο βυθίζεται στα μεγάλα βάθη του ωκεανού, μεγάλος όγκος νερού ρέει προς τους πόλους για να το αντικαταστήσει, δημιουργώντας ρεύμα. Το νερό αυτό με τη σειρά του παγώνει και βυθίζεται συνεχίζοντας τον κύκλο. Η διεργασία αυτή συνεχίζεται και το ρεύμα αυτό εκτείνεται σε όλη την υφήλιο. Η παγκόσμια αυτή ζώνη μεταφοράς του θαλασσινού νερού ξεκινά με την ψύχρανση του νερού κοντά στο Νότιο Πόλο, περνά από τη Νότια Αμερική και τη Νότια Αφρική κατά μήκος της Ανταρκτικής. Εκεί, ενισχύεται με περισσότερο ψυχρό νερό και τελικά διαχωρίζεται σε ρεύματα δυο κατευθύνσεων – το ένα διασχίζει τον Ινδικό Ωκεανό και το δεύτερο τον Ειρηνικό. Τα δυό ρεύματα, πλησιάζοντας τον ισημερινό θερμαίνονται κι ανεβαίνουν στην επιφάνεια (upwelling). Αμέσως μετά διακλαδίζονται στο Νότιο Ατλαντικό, ενώ ένα άλλο μέρος μεταφέρεται από το Ρεύμα του Κόλπου στο Βόρειο Ατλαντικό και ο κύκλος ξεκινά πάλι.
Σφίγγοντας τη ζώνη
Πολλοί επιστήμονες φοβούνται ότι η παγκόσμια υπερθέρμανση του πλανήτη επηρεάζεται από αυτή τη χαρακτηριστική ζώνη μεταφοράς. Αν η παγκόσμια υπερθέρμανση οδηγήσει σε αύξηση των βροχοπτώσεων (όπως κάποιοι πιστεύουν ότι μπορεί) το πρόσθετο γλυκό νερό θα μπορούσε να μειώσει τα επίπεδα αλατότητας στους πόλους. Επιπλέον, το λιώσιμο των πάγων (ένα ακόμη δυσμενές αποτέλεσμα της παγκόσμιας υπερθέρμανσης) θα μπορούσε επίσης να μειώσει τα επίπεδα αλατότητας στους πόλους. Τελικά, το σενάριο καταλήγει ως εξής: Τα θερμά και λιγότερο πυκνά ύδατα δεν θα πυκνώσουν ποτέ τόσο ώστε να βυθιστούν και άρα η παγκόσμια ζώνη μεταφοράς θα σταματήσει, προκαλώντας συντριπτικά αποτελέσματα (πχ. αναστολή του ρεύματος του Κόλπου και άρα κατάψυξη των χωρών της βορειοδυτικής Ευρώπης).
Η παγκόσμια ζώνη μεταφοράς κινείται πολύ πιο αργά από ότι τα επιφανειακά ρεύματα (με μερικά εκατοστά ανά δευτερόλεπτο σε σύγκριση με δεκάδες ή εκατοντάδες εκατοστά ανά δευτερόλεπτο των επιφανειακών ρευμάτων). Οι επιστήμονες υπολογίζουν ότι χρειάζεται πάνω από 1000 χρόνια για να συμπληρωθεί ένας κύκλος της παγκόσμιας ζώνης μεταφοράς. Αν και πολύ αργή, η ζώνη μεταφέρει τεράστιες ποσότητες νερού, πάνω από εκατονταπλάσιες ποσότητες σε σχέση με τη ροή του Αμαζονίου.
Η παγκόσμια ζώνη μεταφοράς είναι επίσης καθοριστική και για την τροφική αλυσίδα. Καθώς μεταφέρει νερό κατά μήκος της γης, εμπλουτίζει την επιφάνεια με θρεπτικά συστατικά και διοξείδιο του άνθρακα, προερχόμενα από τις βαθύτερες στοιβάδες (upwelling), όπου βρίσκονται σε περίσσεια. Τα θρεπτικά και το διοξείδιο ενεργοποιούν με τη σειρά τους την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού. Η ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού έχει θετικές συνέπειες στη ρύθμιση του κλίματος (μεταφέρει τεράστιες ποσότητες του διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας στα βάθη των ωκεανών), όπως επίσης συμβάλλει και στην τροφική αλυσίδα άλλων μορφών ζωής στη θάλασσα.
3. Παλλιροιακά ρεύματα
Η βαρυτική έλξη από το φεγγάρι συνήθως δημιουργεί δυο υψηλές και δυο χαμηλές παλίρροιες ημερησίως. Τα παλιρροιακά ρεύματα δημιουργούνται, όπως δείχνει και το όνομα τους, από τις παλίρροιες. Πρόκειται για μεγάλης διάρκειας και μικρής ταχύτητας κύματα, τα οποια δημιουργούνται από τη βαρυτική έλξη γης – σελήνης και λιγότερο γης – ήλιου. Η έλξη αυτή αναγκάζει τον ωκεανό να πλεονάζει σε αντίθετα μέρη της γης, προκαλώντας ανύψωση των επιπέδων της θάλασσας στα σημεία που είναι ευθυγραμμισμένα με τη σελήνη και βαθμιαία μείωση έως τα σημεία που είναι στο μέσο των σημείων ευθυγράμμισης. Η ανύψωση αυτή συνοδεύεται από οριζόντια μεταφορά του νερού και ονομάζεται παλίρροια.
Τα παλιρροιακά ρεύματα διαφέρουν από τα προαναφερθέντα ρεύματα στο ότι δε ρέουν συνεχόμενα. Αλλάζουν κατευθύνσεις κάθε φορά που η παλίρροια μετατρέπεται σε άμπωτη. Αν και αυτά τα φαινόμενα δεν έχουν ισχυρές επιδράσεις στην ανοικτή θάλασσα, ωστόσο, μπορεί να δημιουργήσουν ρεύματα ταχύτητας έως και 21 χιλιομέτρων την ώρα, όταν διέρχονται στενές περιοχές γης (πχ. φαινόμενο των Στενών του Ευρίππου). Τέτοια ρεύματα αναμοχλεύουν τα ιζήματα επηρεάζοντας τη ζωή κοντά σε αυτά. Πχ. μπορεί να μεταφέρουν τα αυγά των ψαριών σε διαφορετικά περιβάλλοντα ή να μεταφέρουν θρεπτικά συστατικά σε μεγάλες αποστάσεις.
Πηγή: science.howstuffworks.com
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου