Czym są prądy głębinowe?

Znane od starożytności prądy oceaniczne nazywane są prądami powierzchniowymi. Chociaż są one nieocenione dla żeglugi, są powierzchowne i zajmują tylko niewielką część wód oceanicznych. Większość prądów oceanicznych przybiera formę napędzanego temperaturą i zasoleniem „taśma przenośnika”, który powoli ubija wodę w głębinach otchłani. Te pętle cyrkulacji wody nazywane są głębokimi prądami.

•••Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

W przeciwieństwie do prądów powierzchniowych napędzanych wiatrem, prądy głębinowe są napędzane przez różnice w gęstości wody: cięższa woda tonie, podczas gdy lżejsza woda się podnosi. Głównymi wyznacznikami gęstości wody są temperatura i stężenie soli; tak więc prądy głębokie są prądami termohalinowymi (napędzanymi temperaturą i solą). Woda na polarnych szerokościach geograficznych tonie, ponieważ jest zimna i wypiera wodę pod sobą, popychając ją wzdłuż konturów basenu oceanicznego. W końcu woda ta wypycha się z powrotem na powierzchnię w procesie zwanym upwellingiem.

Wody oceanu nie są jednorodną mieszaniną. Na przykład woda w Oceanie Atlantyckim jest nieco niższa, ale bardziej zasolona niż w Oceanie Spokojnym, ze względu na zróżnicowany rozkład wód głębinowych. Nawet na danym obszarze oceanu woda nie jest równomiernie wymieszana; gęstsze, bardziej słone wody leżą poniżej świeższych wód powierzchniowych.

Zasolenie zmienia się, gdy woda, ale nie sól jest dodawana lub usuwana z wód powierzchniowych. Zwykle dzieje się to poprzez parowanie z powodu wiatru, opady z powodu opadów deszczu lub tworzenie i topnienie gór lodowych w regionach polarnych. Ostatecznie to połączenie temperatury i zasolenia decyduje o tym, czy masa wody opadnie, czy podniesie się. Strumienie termohalinowe oceanów na świecie noszą nazwy pochodzenia i przeznaczenia prądu.

Prądy powierzchniowe mogą osiągać kilka kilometrów na godzinę i mają zauważalny wpływ na podróże oceaniczne. Głębokie prądy są znacznie wolniejsze, a przemierzenie oceanów może zająć wiele lat. Ruch ten można zmierzyć na podstawie składu chemikaliów rozpuszczonych w wodzie morskiej. Szacunki chemiczne w dużej mierze zgadzają się z pomiarami prądów głębokich i wskazują, że prądy potrzebują nawet tysiąca lat, aby dotrzeć do powierzchni, jak wydaje się, że ma to miejsce w przypadku prądu północnego Pacyfiku.

•••Allan Danahar/Photodisc/Getty Images

Ruch temperatury i energii przez prądy głębinowe jest ogromny i niewątpliwie ma znaczący wpływ na globalny klimat. Dokładny charakter tych efektów klimatycznych jest nadal nieco niepewny. Wydaje się, że cieplejsze prądy powierzchniowe powodują względne ocieplenie dużego obszaru, podczas gdy upwelling zimnej wody powoduje, że ten region jest chłodniejszy niż oczekiwano. Na przykład prąd północnoatlantycki dostarcza ciepłą wodę do Europy Zachodniej, co skutkuje wyższą niż oczekiwano temperaturą. Względne ochłodzenie podczas „małej epoki lodowcowej” 1400-1850 było prawdopodobnie wynikiem spowolnienia, a następnie ochłodzenia tego prądu powierzchniowego.

Głębokie prądy mają dodatkowe konsekwencje dla globalnego klimatu. Na przykład zimna woda oceaniczna zawiera znaczne ilości dwutlenku węgla, który działa jako pochłaniacz CO2 dla ogromnych ilości węgla atmosferycznego. Względne ocieplenie tych zimnych prądów może zatem spowodować znaczne uwolnienie zmagazynowanego CO2 do atmosfery.