De havsströmmar som är kända sedan antiken kallas ytströmmar. Även om dessa är ovärderliga för sjöfarten, är de ytliga och upptar bara en liten bråkdel av havets vatten. Majoriteten av havets strömmar har formen av ett temperatur- och saltdrivet "transportband" som långsamt bryter vatten i avgrundsdjupet. Dessa slingor av vattencirkulation kallas djupa strömmar.
Täthetsdrivna strömmar
•••Jupiterimages / Photos.com / Getty Images
Till skillnad från de vinddrivna ytströmmarna drivs djupa vattenströmmar av skillnader i vattentäthet: tyngre vatten sjunker medan lättare vatten stiger. De viktigaste faktorerna för vattentäthet är temperatur och saltkoncentration; sålunda är de djupa strömmarna termohalin (temperatur- och saltdrivna) strömmar. Vatten vid de polära breddgraderna sjunker eftersom det är kallt och förskjuter vattnet under det och skjuter det längs havsbassängens konturer. Så småningom skjuter vattnet tillbaka upp till ytan i en process som kallas upwelling.
Förändringar i salthalt
Havets vatten är inte en homogen blandning. Till exempel är vattnet i Atlanten något lägre men mer saltlösning än Stilla havet på grund av den differentiella fördelningen av djupa strömvatten. Även inom ett givet havsområde blandas vattnet inte jämnt; tätare, mer saltvatten ligger under färskare ytvatten.
Salthalten förändras när vatten tillsätts eller tas bort från ytvatten men inte salt. Detta händer i allmänhet antingen genom avdunstning på grund av vinden, nederbörd på grund av nederbörd eller bildande och smältning av isberg i polära områden. Det är i slutändan kombinationen av temperatur och salthalt som avgör om en vattenmassa kommer att sjunka eller stiga. Termohalinströmmarna i världshaven är uppkallade efter strömens ursprung och destination.
Djupa strömmar är långsamma
Ytströmmar kan nå flera kilometer i timmen och ha en märkbar effekt på oceaniska resor. Djupa strömmar är mycket långsammare och det kan ta många år att korsa världshaven. Denna rörelse kan mätas genom sammansättningen av kemikalier lösta i havsvattnet. Kemiska uppskattningar överensstämmer i stor utsträckning med djupa strömmätningar och indikerar att det tar upp till tusen år att strömma når ytan, vilket verkar vara fallet med Nordstilla strömmen.
Effekter på det globala klimatet
•••Allan Danahar / Photodisc / Getty Images
Rörelsen av temperatur och energi genom de djupa havsströmmarna är massiv och har utan tvekan en betydande effekt på det globala klimatet. Den exakta karaktären hos dessa klimateffekter är fortfarande något osäker. Det verkar som att varmare ytströmmar resulterar i den relativa uppvärmningen av en stor region, medan kallt vatten uppsväljer resulterar i att regionen blir svalare än förväntat. Till exempel levererar den nordatlantiska strömmen varmt vatten till Västeuropa, vilket resulterar i en varmare temperatur än väntat. Den relativa kylningen under "Little Ice Age" 1400-1850 var förmodligen resultatet av en långsam och efterföljande kylning av denna ytström.
Djupa strömmar har ytterligare konsekvenser för det globala klimatet. Till exempel innehåller kallt havsvatten betydande koldioxid och fungerar som en CO2-sänka för stora mängder atmosfäriskt kol. En relativ uppvärmning av dessa kalla strömmar kan då leda till en avsevärd utsläpp av lagrad CO2 i atmosfären.