De oceaanstromingen die sinds de oudheid bekend zijn, worden oppervlaktestromingen genoemd. Hoewel deze van onschatbare waarde zijn voor de scheepvaart, zijn ze oppervlakkig en nemen ze slechts een klein deel van het oceaanwater in beslag. De meeste stromingen in de oceaan hebben de vorm van een door temperatuur en zoutgehalte aangedreven "transportband" die langzaam water in de abyssale diepten karnt. Deze lussen van watercirculatie worden diepe stromingen genoemd.
Dichtheidsgestuurde stromingen
•••Jupiterimages/Photos.com/Getty Images
In tegenstelling tot de door de wind aangedreven oppervlaktestromingen worden diepwaterstromingen aangedreven door verschillen in waterdichtheid: zwaarder water zinkt terwijl lichter water stijgt. De belangrijkste determinanten van waterdichtheid zijn temperatuur en zoutconcentratie; de diepe stromen zijn dus thermohaliene (temperatuur- en zoutgedreven) stromen. Water op de polaire breedtegraden zinkt omdat het koud is en verplaatst het water eronder en duwt het langs de contouren van het oceaanbekken. Uiteindelijk duwt dit water terug naar de oppervlakte in een proces dat opwelling wordt genoemd.
Veranderingen in zoutgehalte
De wateren van de oceaan zijn geen homogeen mengsel. Zo is het water van de Atlantische Oceaan wat lager maar zouter dan dat van de Stille Oceaan vanwege de differentiële verdeling van diepstromend water. Zelfs binnen een bepaald oceaangebied is het water niet gelijkmatig gemengd; dichtere, zoute wateren lagen onder zoeter oppervlaktewater.
Het zoutgehalte verandert wanneer water maar geen zout wordt toegevoegd aan of verwijderd uit oppervlaktewater. Dit gebeurt meestal door verdamping als gevolg van de wind, neerslag door regenval of de vorming en het smelten van ijsbergen in poolgebieden. Het is uiteindelijk de combinatie van temperatuur en zoutgehalte die bepaalt of een watermassa zal dalen of stijgen. De thermohaliene stromen van de oceanen van de wereld zijn genoemd naar de oorsprong en bestemming van de stroming.
Diepe stromingen zijn traag
Oppervlaktestromen kunnen enkele kilometers per uur bereiken en hebben een merkbaar effect op oceaanreizen. Diepe stromingen zijn veel langzamer en het kan vele jaren duren om de oceanen van de wereld te doorkruisen. Deze beweging is af te lezen aan de samenstelling van de in het zeewater opgeloste chemicaliën. Chemische schattingen komen grotendeels overeen met metingen van diepe stromingen en geven aan dat stromen tot duizend jaar nodig hebben om de oppervlakte te bereiken, zoals het geval lijkt te zijn met de stroming in de noordelijke Stille Oceaan.
Effecten op het wereldwijde klimaat
•••Allan Danahar/Photodisc/Getty Images
De beweging van temperatuur en energie door de diepe oceaanstromingen is enorm en heeft ongetwijfeld een aanzienlijk effect op het wereldwijde klimaat. De precieze aard van deze klimaateffecten is nog enigszins onzeker. Het lijkt erop dat warmere oppervlaktestromen resulteren in de relatieve opwarming van een groot gebied, terwijl het opwellen van koud water ervoor zorgt dat dat gebied koeler is dan verwacht. Zo levert de Noord-Atlantische stroming warm water aan West-Europa, wat resulteert in een warmer dan verwachte temperatuur. De relatieve afkoeling tijdens de "Kleine IJstijd" van 1400-1850 was vermoedelijk het gevolg van een vertraging en daaropvolgende afkoeling van deze oppervlaktestroom.
Diepe stromingen hebben extra gevolgen voor het mondiale klimaat. Koud oceaanwater bevat bijvoorbeeld een aanzienlijke hoeveelheid koolstofdioxide en fungeert als een CO2-put voor enorme hoeveelheden atmosferische koolstof. Een relatieve opwarming van deze koude stromen zou dan kunnen resulteren in een aanzienlijke afgifte van opgeslagen CO2 in de atmosfeer.