1.2. Az óceán

Az óceánok is meghatározó szerepet játszanak a globális éghajlati rendszerben. A légkörbe lépő sugárzásnak több mint a fele érkezik le a földfelszínre. Az óceán elnyeli, illetve tárolja ezt az energiát, s a tengeráramlások révén újra elosztja. Az energia nagyobbrészt párolgási folyamatokon keresztül jut ki újra a légkörbe látens hő formájában, kisebb részben pedig hosszúhullámú földsugárzásként. A tengeráramlásokat az impulzusmomentum, a hő és a víztömeg kicserélődési folyamatai vezérlik. Bonyolult vertikális és horizontális összetevőket tartalmazó pályákon haladnak ezek az áramlatok, melyeket a tenger felett fújó szél iránya és erőssége, a tengervíz hőmérséklete és sókoncentrációja, a kontinensek partvonalai, valamint a tengerfenéken húzódó hegyvonulatok, árokrendszerek határoznak meg.

A Föld legjellemzőbb felszíni tengeráramlásait az 1.3. ábrán mutatjuk be.

A Föld tengeráramlásainak rendszere

1.3. ábra. A Föld tengeráramlásainak rendszere (Pidwirny, 2006 nyomán)

A tengeráramlások vertikális rétegződése szempontjából három szintet különböztetünk meg:

  1. Az évszakos határréteget, mely esetében az évszakos-éves időskálán biztosított a felszín felől történő átkeveredés. E réteg vastagsága nem haladja meg a 100 m-t a trópusokon, s csak néhány száz m-es a mérsékelt övben. A sarki tengerek egy kis szegmensében viszont szinte az egész év során több km-es mélységbe nyúlik e réteg.

  2. A melegvizű réteget, melynél a levegőztetés, a hőcsere, valamint a gáz halmazállapotú összetevők cserefolyamatai az évszakos határréteg irányából biztosítottak.

  3. A hidegvizű réteget, mely a világóceánok összefüggő medencéinek alsó 80%-át tölti ki. E víztömegek levegőztetése szintén az évszakos határréteg felől történik, de csak a sarki tengerek régiójában.

Az 1.3. ábrán bemutatott felszíni áramlások csak az – átlagosan több km mélységű – óceántömeg felső néhány száz méterét érintik. A mélytengerek is mozgásban vannak, melyek iránya és sebessége gyakran jelentősen eltér a felszíni áramlásoktól. Az óceán vertikális, azaz lefelé és felfelé irányuló mozgásait is tartalmazó mélytengeri áramlások összességét termohalin cirkulációnak nevezzük, mivel ezeket az óceán hőmérséklet- és sűrűségváltozásai irányítják. (A nagyon sós, 4 °C-os víz a legsűrűbb, s ha ennél melegebb vagy kevésbé sós, akkor kevésbé sűrű.) A nagy sűrűségű víz olyan mélységekig süllyed le, hogy az egyensúlyi állapot létrejöjjön. Az 1.4. ábra az óceánok átlagos felszíni sókoncentrációit (ezrelékben kifejezve) mutatja be augusztus hónapra. (A sókoncentráció-eloszlás éves változékonysága nem jelentős). Általában elmondhatjuk, hogy magasabb sótartalmakat találhatunk a meleg egyenlítői régióban és alacsonyabb értékeket a hideg sarkvidéki területeken. Az Atlanti-óceán 20º és 40º északi szélességi körök közötti szektorában megfigyelhető magas sókoncentráció a Földközi-tengerből kiáramló víztömeggel magyarázható, mely a nagymértékű párolgás miatt sűrűsödik be. Az egész Földön a 41‰ körüli legmagasabb tengeri sókoncentráció-értékeket a Vörös-tengerben találjuk (még ennél is sokkal nagyobb sókoncentráció található Izraelben, a kiszáradó félben lévő Holt-tengerben, de ezt az ősi tengerzárványt nem tekintjük a világóceán részének). A magas sótartalommal összefüggő nagy párolgás oka mindhárom fenti esetben a magas lég- és vízhőmérséklet.

Az óceánok átlagos felszíni sókoncentrációja augusztusban

1.4. ábra. Az óceánok átlagos felszíni sókoncentrációja augusztusban. (Graedel-Crutzen, 1993 alapján)

A termohalin mélytengeri cirkuláció áttekintését követhetjük az 1.5. ábrán, mely azt sugallja, hogy ez a „szállítószalag” (angol nevén conveyor belt) a Föld óceánjait egybefüggő rendszerbe fogja össze. Ezen áramlás szerepe az egymástól földrajzilag távol fekvő óceáni medencék közötti hőmérsékleti és sókoncentrációbeli különbségek kiegyenlítése. A termohalin cirkulációnak a horizontális víztömegszállítás mellett vertikális le- és felszálló komponensei is vannak. Az Atlanti-óceán északi részén jellemző száraz arktikus légtömegek elvonják a hőt, és intenzív párolgást indukálnak az óceán felszínközeli rétegeiben, mely megnöveli a sótartalmat és a vízsűrűséget. E sűrű, nehéz víztömegek néhány ezer méter mélységbe leszállva olyan déli irányba haladó mélytengeri folyammá állnak össze, melynek össztömege hússzorosa a Világ összes folyójának. Ez a mélytengeri áramlás az Atlanti-óceán északi peremétől Dél-Afrika felé folyik, majd áthalad az Indiai-óceánon, délről megkerüli Ausztráliát, s megérkezik a Csendes-óceánba, eközben mindvégig nagy mélységben halad. Ez a „szállítószalag” juttatja el az Atlanti-óceáni intenzív vízgőzkipárolgás miatt visszamaradt sómennyiséget a Csendes-óceánba. A Csendes-óceán északi régiójába megérkező mélytengeri áramlás a környezethez viszonyítva már meleg és kevéssé sós, így a felszínre emelkedik, s ellentétes irányban, a felszín alatt néhány száz méterrel termohalin áramlásként haladva érkezik vissza az Észak-Atlanti térségbe. Jég- és üledékminták bizonyítják, hogy ez a nagy szállítószalag-rendszer a glaciális és interglaciális időkben többször összeomlott, illetve áthelyeződött, így az elkövetkezendő klímaváltozásoknak szintén egy fontos meghatározója lehet.

A termohalin cirkuláció mélytengeri és felszínközeli áramai

1.5. ábra. A termohalin cirkuláció mélytengeri és felszínközeli áramai (Schieber, 2013 nyomán)