Thermohaline Zirkulation einfach erklärt

Die Dichte gibt an, wie viel Masse in einem bestimmten Volumen steckt. Masse beschreibt die Menge an Stoff; Volumen ist der Raum, den dieser Stoff einnimmt. Haben zwei Wasserproben dasselbe Volumen, besitzt die Probe mit mehr Masse die höhere Dichte.

Für flüssiges Meerwasser unter den hier betrachteten Meeresbedingungen gilt: Bei gleichem Salzgehalt und gleichem Druck erhöht Abkühlung die Dichte. Erwärmung verringert sie. Druck ist die Belastung einer Fläche, etwa durch das darüberliegende Wasser.

Bei gleicher Temperatur und gleichem Druck erhöht ein höherer Salzgehalt die Dichte. Ein niedrigerer Salzgehalt verringert sie. Ändern sich Temperatur und Salzgehalt gleichzeitig, können sich ihre Wirkungen verstärken oder entgegenwirken. Wird Meerwasser beispielsweise wärmer und salziger, lässt sich ohne genauere Angaben nicht entscheiden, welche Wirkung überwiegt.

Eine Umwälzung verbindet Bewegungen zwischen Oberfläche und Tiefe. In kalten Meeresgebieten kann Oberflächenwasser, also Wasser nahe der Meeresoberfläche, durch Abkühlung dichter werden. Bildet sich Meereis, also gefrorenes Meerwasser, bleibt ein großer Teil des Salzes im flüssigen Wasser zurück. Dessen Salzgehalt steigt dadurch. Wasser kann absinken, wenn es dichter ist als das Wasser darunter.

Das abgesunkene Wasser bewegt sich als Tiefenströmung weiter. Damit ist eine Strömung in größerer Meerestiefe gemeint. An der Oberfläche strömt Wasser nach und ersetzt das abgesunkene Wasser.

Zum Kreislauf gehört auch der Aufstieg von Wasser aus der Tiefe. Wind kann Oberflächenwasser wegbewegen, sodass Wasser aus der Tiefe nachströmt. Außerdem wirkt Vermischung mit: Dabei werden Wassermengen miteinander vermengt. Aufstieg lässt sich deshalb nicht einfach durch eine Erwärmung am Meeresboden erklären. Oberflächennah kann das Wasser Wärme aufnehmen. Eine Rückströmung führt Wasser wieder in Richtung der Absinkgebiete.

Das Förderbandmodell stellt diese verbundenen Vorgänge als vereinfachten Kreislauf dar: Absinken, Tiefenströmung, Aufstieg und oberflächennahe Rückströmung. Es zeigt keine feste Route für jede Wassermasse. Tatsächlich verzweigen sich Strömungen, Wasser vermischt sich und ein Teil kehrt unterhalb der Oberfläche zurück.

Süßwasser enthält sehr wenig gelöstes Salz. Es kann etwa durch Regen, Flüsse oder schmelzendes Eis ins Meer gelangen. Wird es mit Meerwasser vermischt, verteilt sich das vorhandene Salz auf mehr Wasser. Diese Verdünnung senkt den Salzgehalt. Dazu muss kein Salz aus dem Wasser verschwinden.

Bei gleicher Temperatur und gleichem Druck bedeutet der niedrigere Salzgehalt eine geringere Dichte. Gelangt zusätzliches Süßwasser in ein Absinkgebiet, also ein Gebiet mit absinkendem Wasser, kann das Oberflächenwasser dadurch schwerer absinken. Entscheidend ist dabei auch seine Dichte im Vergleich zum Wasser darunter. Das erschwerte Absinken kann die Umwälzung abschwächen.

Diese Wirkungskette beschreibt eine Möglichkeit unter sonst gleichen Bedingungen. Wie stark die Umwälzung tatsächlich reagiert, hängt auch von der Menge und Verteilung des Süßwassers, der Temperatur sowie Wind und Vermischung ab. Aus zusätzlichem Süßwasser folgt weder ein sicherer Stillstand noch ein bestimmter Zeitpunkt dafür. Auch über sämtliche Meeresströmungen lässt sich daraus kein Stillstand ableiten, denn Wind treibt ebenfalls Strömungen an.