Antiikin ajoista lähtien tunnettuja merivirtauksia kutsutaan pintavirroiksi. Vaikka nämä ovat korvaamattomia merenkulun kannalta, ne ovat pinnallisia ja vievät vain pienen osan meren vesistä. Suurin osa valtameren virtauksista on lämpötila- ja suolapitoinen "kuljetinhihna", joka leviää hitaasti vettä syvyyssyvyydessä. Näitä vedenkierron silmukoita kutsutaan syviksi virtauksiksi.
Tiheysohjatut virtaukset
•••Jupiterimages / Photos.com / Getty Images
Toisin kuin tuulen ohjaamat pintavirrat, syvän veden virtauksia ohjaavat erot veden tiheydessä: raskaampi vesi uppoaa, kun kevyempi vesi nousee. Veden tiheyden tärkeimmät tekijät ovat lämpötila ja suolapitoisuus; siis syvät virrat ovat termohaliinivirtauksia (lämpötila- ja suolavetoisia). Polaaristen leveyspiirien vesi uppoaa, koska se on kylmä ja syrjäyttää sen alla olevan veden työntämällä sitä valtamerialtaan ääriviivoja pitkin. Lopulta tämä vesi työntyy takaisin pintaan prosessissa, jota kutsutaan ylösalaiseksi.
Muutokset suolapitoisuudessa
Meren vedet eivät ole homogeeninen seos. Esimerkiksi Atlantin valtameren vesi on jonkin verran matalampaa, mutta suolaisempaa kuin Tyynellämerellä, johtuen nykyisten syvien vesien erilaisesta jakautumisesta. Jopa tietyllä merialueella vesi ei ole tasaisesti sekoittunut; tiheämmät, suolaisemmat vedet ovat tuoreemman pintaveden alapuolella.
Suolapitoisuus muuttuu, kun vettä lisätään tai poistetaan pintavedestä, mutta ei suolaa. Tämä tapahtuu yleensä joko tuulen aiheuttaman haihdutuksen, sateiden aiheuttaman sateen tai jäävuorien muodostumisen ja sulamisen avulla napa-alueilla. Viime kädessä lämpötilan ja suolapitoisuuden yhdistelmä määrää, uppoako tai nouseeko vesimassa. Maailman valtamerien termohaliinivirrat on nimetty virran alkuperän ja määränpään mukaan.
Syvät virtaukset ovat hitaita
Pintavirrat voivat saavuttaa useita kilometrejä tunnissa, ja niillä voi olla huomattava vaikutus valtameren matkustamiseen. Syvät virrat ovat paljon hitaampia, ja maailman valtamerien kulkeminen voi viedä vuosia. Tämä liike voidaan mitata merivedessä liuenneiden kemikaalien koostumuksella. Kemialliset arviot ovat suurelta osin yhtäpitäviä syvävirtamittausten kanssa ja osoittavat, että virtausten saavuttaminen pinnalle kestää jopa tuhat vuotta, kuten Pohjois-Tyynenmeren virralla näyttää olevan.
Vaikutukset globaaliin ilmastoon
•••Allan Danahar / Photodisc / Getty Images
Lämpötilan ja energian liike syvän valtameren virtauksilla on massiivista, ja sillä on epäilemättä merkittävä vaikutus globaaliin ilmastoon. Näiden ilmastovaikutusten tarkka luonne on edelleen jonkin verran epävarma. Näyttää siltä, että lämpimämmät pintavirrat johtavat suuren alueen suhteelliseen lämpenemiseen, kun taas kylmän veden asuminen johtaa siihen, että alue on odotettua viileämpi. Esimerkiksi Pohjois-Atlantin virta toimittaa lämpimää vettä Länsi-Eurooppaan, mikä johtaa odotettua lämpimämpään lämpötilaan. Suhteellinen jäähdytys "pienellä jääkaudella" vuosina 1400-1850 johtui oletettavasti tämän pintavirran hidastumisesta ja myöhemmästä jäähdytyksestä.
Syvillä virtauksilla on lisävaikutuksia globaaliin ilmastoon. Esimerkiksi kylmä merivesi sisältää huomattavaa hiilidioksidia, joka toimii hiilidioksidin nieluna suurille määrille ilmakehän hiiltä. Sitten näiden kylmien virtojen suhteellinen lämpeneminen voi johtaa varastoituneen hiilidioksidin merkittävään vapautumiseen ilmakehään.