Meeresströmungen transportieren Wärme und Wasser durch ganze Ozeanbecken, bestimmen aber nicht allein die örtliche Vorhersage. Wind, Dichte, Gezeiten, Erdrotation und die Form des Meeresbodens wirken gemeinsam auf die Strömung.
Was ist eine Meeresströmung?
Eine Meeresströmung ist eine anhaltende Bewegung von Meerwasser. Manche Strömungen bilden schmale, schnelle Bänder am Rand eines Ozeanbeckens. Andere ziehen großräumig durch den offenen Ozean, steigen aus der Tiefe auf oder fließen langsam durch die Tiefsee. Gezeitenströmungen können ihre Richtung innerhalb weniger Stunden ändern, während große Zirkulationsmuster über Jahrzehnte oder länger bestehen.
Strömungen transportieren nicht nur Wasser. Sie verlagern Wärme, Salz, gelöste Gase, Nährstoffe, Plankton und treibendes Material. Dadurch verändern sie die Meeresoberfläche und die Luft darüber. Eine Strömung kann eine Küste abkühlen oder mildern, Nebel begünstigen, die Verdunstung beeinflussen oder warmes Wasser unter die Zugbahn eines Sturms bringen.
Ihre Wirkung hat jedoch Grenzen. Keine Strömung bestimmt allein das Wetter von morgen. Luftdruck, Windrichtung, Bewölkung, Gelände und die Lage der Wettersysteme entscheiden weiterhin darüber, was an einem bestimmten Ort geschieht.
Oberflächenströmungen und Tiefenzirkulation
Der obere Ozean reagiert direkt auf die Atmosphäre. Wind überträgt Bewegungsenergie auf die Wasseroberfläche und erzeugt Wellen, Turbulenz und Strömungen in der durchmischten Deckschicht. Beständige Windgürtel tragen dazu bei, großräumige Strömungskreisläufe zu bilden, die als Gyren bezeichnet werden. Lokale Winde können zusätzlich kurzlebige Küstenströmungen antreiben, die sich deutlich von der Strömung weiter draußen unterscheiden.
Die Nettobewegung der windgetriebenen Schicht heißt Ekman-Transport. Im idealisierten offenen Ozean verläuft sie ungefähr rechtwinklig zum Wind, auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links. Küsten, Wassertiefe, Reibung und wechselnder Wind machen die tatsächliche Strömung weniger regelmäßig.
Unterhalb der durchmischten Deckschicht ist die Zirkulation langsamer und schwerer zu beobachten. Temperatur und Salzgehalt beeinflussen gemeinsam die Dichte des Meerwassers. Dichteres Wasser kann absinken und sich in der Tiefe ausbreiten, während leichteres Wasser darüber bleibt. Durchmischung, Auftrieb und großräumige Druckunterschiede verbinden die Tiefsee mit den oberen Schichten.
Oberflächen- und Tiefenzirkulation sind keine getrennten Systeme. Sie tauschen Wasser aus und reagieren auf dasselbe veränderliche Klimasystem. Wind kann Tiefenwasser nach oben bringen, Abkühlung kann Oberflächenwasser so dicht machen, dass es absinkt, und Strömungen können zwischen verschiedenen Schichten wechseln. Es entsteht eine dreidimensionale Zirkulation, keine flache Sammlung von Pfeilen auf einer Karte.
Was treibt Meeresströmungen an?
Mehrere Kräfte wirken zusammen:
- Wind: Die Reibung zwischen bewegter Luft und der Meeresoberfläche überträgt Impuls in den oberen Ozean. Anhaltende Winde treiben unter anderem Gyren, Äquatorialströmungen und küstennahen Auftrieb an.
- Dichteunterschiede: Temperatur und Salzgehalt bestimmen die Dichte. Abkühlung, Verdunstung, Niederschlag, Flusswasser sowie die Bildung und das Schmelzen von Eis verändern, ob eine Wassermasse absinkt oder sich ausbreitet.
- Schwerkraft und Druckgradienten: Eine geneigte Meeresoberfläche und Dichteunterschiede erzeugen Druckgradienten im Wasser. Als Reaktion wird das Wasser beschleunigt.
- Erdrotation: Die Corioliskraft lenkt großräumige Bewegungen auf der Nordhalbkugel nach rechts und auf der Südhalbkugel nach links ab. Sie verändert die Richtung einer bereits vorhandenen Bewegung, setzt das Wasser aber nicht selbst in Gang.
- Küsten und Meeresboden: Kontinente blockieren und lenken die Strömung. Rücken, Schelfe, Meerengen und unterseeische Hänge führen Wasser in unterschiedlichen Tiefen.
- Gezeiten: Die Anziehungskraft von Mond und Sonne erzeugt vorhersagbare Gezeitenströmungen. Sie sind besonders in Küstenkanälen, Buchten und Flussmündungen wichtig.
Eine brauchbare Strömungsvorhersage benötigt deshalb mehr als die örtliche
[Windgeschwindigkeit](/de/resources/wind-speed). Je nach Gebiet fließen auch Gezeiten, Wassertemperatur, Salzgehalt, Meeresspiegel, Seegang sowie die Form von Küste und Meeresboden ein.
Gyren und Randströmungen
Beständige Winde und die Erdrotation ordnen einen großen Teil der Oberflächenströmungen zu Gyren. Die Strömung ist nicht an jeder Seite eines Ozeanbeckens gleich stark. Westliche Randströmungen verlaufen an den Ostküsten der Kontinente und sind meist schmal, tief und schnell. Golfstrom, Kuroshio und Agulhasstrom sind bekannte Beispiele. Diese Asymmetrie wird als Westseitenverstärkung bezeichnet. Sie entsteht durch das Zusammenspiel von Windantrieb, Beckenrändern und der mit dem Breitengrad veränderlichen Corioliskraft.
Östliche Randströmungen an den Westküsten der Kontinente sind im Allgemeinen breiter, flacher und langsamer. Dazu zählen Kalifornienstrom, Kanarenstrom, Benguelastrom und Perustrom. Sie führen häufig vergleichsweise kühles Wasser in Richtung niedrigerer Breiten und stehen mit bedeutenden Auftriebsgebieten in Verbindung.
In der Wirklichkeit mäandrieren Strömungen, lösen Wirbel ab und verändern ihre Stärke. Ein solcher Wirbel kann Wasser mit einer anderen Temperatur oder einem anderen Salzgehalt einschließen und vom Hauptstrom wegtragen. Auf einer Karte der Meeresoberflächentemperatur erscheinen deshalb eher Schleifen und Verwirbelungen als saubere Linien.
Wie Strömungen Wärme verlagern
Die Tropen erhalten mehr Sonnenenergie als hohe Breiten. Atmosphäre und Ozean verteilen einen Teil dieser ungleichmäßigen Erwärmung weiter. Meeresströmungen transportieren warmes Wasser aus niedrigen Breiten und führen über andere Teile der Zirkulation kühleres Wasser zurück.
Trifft warmes Wasser auf kühlere Luft, kann der Ozean Wärme und Feuchtigkeit an die Atmosphäre abgeben. Liegt kühles Wasser unter warmer Luft, wird die untere Atmosphäre häufig stabiler. Der vertikale Austausch wird schwächer, sodass tiefe Bewölkung oder Nebel länger bestehen können. Diese Wechselwirkungen prägen typische Wetterlagen an nahen Küsten und stromabwärts über dem Meer.
Es ist verlockend, das Klima einer ganzen Region einer einzigen berühmten Strömung zuzuschreiben. Das greift zu kurz. Breitengrad, vorherrschende Winde, Form der Kontinente, Gebirge, Meereis und die großräumige Ozeanzirkulation wirken ebenfalls mit. Strömungen verschieben die Ausgangsbedingungen, unter denen Wetter entsteht. Sie sind ein Teil eines gekoppelten Systems.
Auftrieb und Abtrieb
Auftrieb, auch Upwelling genannt, entsteht, wenn Oberflächenwasser wegtransportiert wird und Wasser aus tieferen Schichten nachrückt. An einer Küste können Wind und Corioliskraft das Oberflächenwasser seewärts bewegen. Das aufsteigende Wasser ist häufig kühler und nährstoffreicher als das Wasser, das es ersetzt.
Kühles Auftriebswasser kann die Lufttemperatur an der Küste senken, die Verdunstung begrenzen und tiefe Meeresbewölkung oder Nebel begünstigen. Die Nährstoffe versorgen zugleich besonders produktive Meeresökosysteme. Stärke und Lage des Auftriebs hängen von Wind, Küstenverlauf und Aufbau des oberen Ozeans ab.
Beim Abtrieb oder Downwelling gelangt Oberflächenwasser in tiefere Schichten. Das kann geschehen, wenn Winde Wasser zusammenschieben oder an einer Küste aufstauen. Abtrieb transportiert Sauerstoff und andere Eigenschaften der Oberfläche nach unten, bringt aber gewöhnlich kein vergleichbar nährstoffreiches Wasser in die lichtdurchflutete Oberflächenschicht.
Meeresoberflächentemperatur, Feuchtigkeit und Stürme
Die Temperatur der Meeresoberfläche macht die Struktur von Strömungen besonders gut sichtbar. Scharfe Temperaturgrenzen kennzeichnen häufig Strömungsfronten, an denen Wassermassen mit verschiedenen Eigenschaften zusammentreffen. Satelliten erfassen diese Muster großräumig, während Bojen und Schiffe direkt im Wasser messen.
Warmes Wasser ermöglicht meist mehr Verdunstung, sofern die Luft darüber nicht bereits gesättigt ist und Wind die feuchte Luft von der Oberfläche abführt. Der zusätzliche Wasserdampf kann Wolken und
[Niederschlag](/de/resources/precipitation) speisen. Eine warme Strömung garantiert jedoch keinen Regen. Stabilität, Hebung, Feuchte in der Atmosphäre und die großräumige Wetterlage bleiben entscheidend.
Tropische Wirbelstürme beziehen Energie aus warmem Meerwasser, besonders wenn die warme Schicht deutlich unter die unmittelbare Oberfläche reicht. Eine warme Strömung oder ein warmer Meereswirbel kann zusätzliche Ozeanwärme entlang der Zugbahn bereitstellen. Die Intensität hängt aber auch von Windscherung, Aufbau der Atmosphäre, trockener Luft und internen Veränderungen des Sturms ab. Warmes Wasser ist eine notwendige Voraussetzung, keine Zusage für eine rasche Verstärkung.
Küstenwetter und Bedingungen auf See
Der Gegensatz zwischen einer Strömung und dem angrenzenden Land kann lokale Temperatur- und Feuchteunterschiede verstärken. Eine kühle Strömung begünstigt an manchen Küsten stabile Meeresluft und tiefe Wolken. Eine warme Strömung kann das Wasser relativ mild halten und Luft befeuchten, die an Land zieht. Dreht der Wind und kommt vom Land, kann die Wirkung deutlich schwächer sein.
Für Menschen auf dem Wasser sind Strömungen auch unmittelbar wichtig. Sie verändern die Geschwindigkeit eines Schiffs über Grund, beeinflussen die Routenplanung und bestimmen mit, wohin treibende Gegenstände, Schadstoffe oder Abfälle gelangen. In Meerengen und Flussmündungen kann die Gezeitenströmung dominieren und ihre Richtung wechseln, während die Strömung weiter draußen unverändert fließt.
Eine großräumige Meeresströmung ist nicht dasselbe wie eine Rippströmung. Diese ist ein schmaler, schneller Rückstrom, der Wasser vom Strand durch die Brandungszone aufs Meer hinausführt. Sie ist eine lokale Küstengefahr mit anderen Ursachen und einem anderen Verhalten.
Meeresströmungen und ENSO sind nicht dasselbe
El Niño und La Niña umfassen gekoppelte Veränderungen von Wind, Meerestemperatur, Luftdruck und Zirkulation im tropischen Pazifik. Strömungen verteilen das warme Wasser mit, doch ENSO ist nicht einfach eine einzelne Strömung, die sich ein- oder ausschaltet.
Ähnliches gilt für
[Monsune](/de/resources/monsoons). Meerestemperaturen und Strömungen beeinflussen Feuchtigkeit und saisonale Druckgegensätze. Ein Monsun ist jedoch in erster Linie eine großräumige saisonale Änderung der atmosphärischen Zirkulation und des Niederschlags. Ozean und Atmosphäre beeinflussen sich gegenseitig, weshalb Ursache und Reaktion nicht immer eindeutig zu trennen sind.
Wie Strömungen beobachtet und vorhergesagt werden
Ein globales Netz zur Meeresbeobachtung verbindet mehrere Messsysteme, denn kein einzelnes Gerät kann die Zirkulation vom Strand bis in die Tiefsee erfassen:
- Oberflächendrifter bewegen sich mit dem oberflächennahen Wasser und übermitteln ihre Position per Satellit.
- Verankerte Bojen und Küstenstationen messen Strömungsgeschwindigkeit und Richtung an einem festen Ort, häufig zusammen mit Temperatur, Salzgehalt und Wetterdaten.
- Profilierende Floats sinken und steigen durch den Ozean. Ihre Temperatur- und Salzgehaltsprofile zeigen Wassermassen und Dichteschichtung.
- Forschungsschiffe setzen Sonden und Strömungsprofiler ein, die verschiedene Tiefen vermessen.
- Satelliten messen die Temperatur und geringe Höhenunterschiede der Meeresoberfläche. Daraus lassen sich großräumige Oberflächenströmungen ableiten.
- Küstenradar erfasst von Land aus die Strömung an der Oberfläche in küstennahen Gebieten.
Vorhersagemodelle verbinden die Beobachtungen mit Gleichungen für Bewegung, Dichte, Gezeiten und den Austausch zwischen Luft und Meer. Küstenprognosen werden häufig aktualisiert, doch bei wenigen Messungen oder rasch wechselndem Wind steigt die Unsicherheit. Ein Strömungspfeil auf einer Klimakarte zeigt den typischen Verlauf, nicht zwingend die aktuellen Bedingungen.
NOAA erläutert, warum Messdaten zu Strömungen für Schifffahrt, Suche und Rettung, die Reaktion auf Schadstoffunfälle sowie Prognosen wichtig sind.
Die Grenzen des Förderbandbildes
Das Bild vom globalen Förderband ist ein nützlicher Einstieg in die Umwälzzirkulation. Die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation ist der atlantische Teil dieser Umwälzung und kein Name für die gesamte globale Ozeanzirkulation. Der echte Ozean ist kein einzelnes Rohr mit fester Fließgeschwindigkeit. Wasser nimmt viele Wege, vermischt sich mit seiner Umgebung und zirkuliert innerhalb eines Beckens. Der Austausch zwischen zwei Regionen kann deshalb sehr unterschiedlich lange dauern.
Dichtebedingtes Absinken ist wichtig. Für den Rückweg sind jedoch auch Wind, Gezeiten, Turbulenz und Durchmischung nötig. Einzelne Teile der Zirkulation können stärker oder schwächer werden oder sich verlagern, ohne dass der gesamte Ozean auf einmal zum Stillstand kommt. Forschende messen die Umwälzung daher über breite Querschnitte eines Ozeanbeckens, statt ein einzelnes Wasserpaket in einer einfachen Schleife zu verfolgen.
Meeresströmungen als Vorhersagekontext nutzen
Anhaltende Gegensätze bei Temperatur, Bewölkung oder Nebel an der Küste können mit der Meeresoberflächentemperatur und der Zirkulation zusammenhängen. Eine plötzliche Änderung innerhalb eines Tages geht eher auf ein heranziehendes Wettersystem oder eine neue Windrichtung zurück.
Airpult bietet keine Beobachtungen oder Vorhersagen von Meeresströmungen. Nutze Airpult Explore für unsere stündlichen und täglichen Wettervorhersagen an Küstenorten. Für Entscheidungen auf See brauchst du zusätzlich amtliche Angaben zu Strömung und Gezeiten, örtliche Messungen, Warnungen und Navigationshinweise.
