Hidden Waves Pack einen ernsthaften Schlag

Interne Wellen, deren hoch aufragende, aber sich langsam bewegende Kämme eine Höhe von mehreren hundert Metern erreichen können, sind vollständig im Ozean verborgen und an der Oberfläche unsichtbar. Sie können jedoch tiefgreifende Auswirkungen auf das Klima der Erde und auf die Ökosysteme der Ozeane haben.





Satellitenbild der Meeresoberfläche

Das Satellitenbild zeigt raue und glatte Bereiche, die durch die internen Wellen der Luzon-Straße auf der Meeresoberfläche entstanden sind.

Jetzt hat ein Team um Thomas Peacock, außerordentlicher Professor für Maschinenbau am MIT, die größten Laborexperimente abgeschlossen, die jemals zur Untersuchung interner Wellen verwendet wurden. Die Ergebnisse lösen ein seit langem bestehendes Rätsel darüber, wie genau die größten bekannten internen Wellen – die im Südchinesischen Meer – erzeugt werden.

Im Querschnitt gesehen ähneln diese Wellen in ihrer Form Oberflächenwellen. Sie bilden sich in Wasser, das durch Temperatur- oder Salzgehaltsänderungen in Schichten unterschiedlicher Dichte geschichtet wird. Aber diese Schichten und die riesigen Wellen darin sind für das Auge unsichtbar.



Eine Grenzschicht von weniger als 100 Metern Dicke trennt das kältere, salzigere Wasser am Meeresgrund von der wärmeren, weniger salzigen Deckschicht, die sich 100 bis 200 Meter unter der Oberfläche erstreckt. Wenn ein Teil der unteren Schicht durch Gezeiten oder Strömungen, die mit der Topographie des Meeresbodens interagieren, nach oben gedrückt wird, bildet die flache Grenzschicht eine Wellenform, deren Einfluss auf die Ausbreitung von Meeresoberflächenwellen instrumentell in Satellitenbildern nachgewiesen werden kann. Und diese Welle kann gewaltige Höhen erreichen, große Entfernungen zurücklegen und eine Schlüsselrolle bei der Vermischung des Ozeanwassers spielen, indem sie dabei hilft, durch die Luft erwärmtes Oberflächenwasser nach unten zu drücken und so Wärme aus der Atmosphäre auf den Meeresboden zu ziehen.

Da diese internen Wellen so schwer direkt im Ozean zu entdecken sind, haben Peacock und ein Team französischer Forscher Laborexperimente durchgeführt, um die Wellen zu untersuchen, die sie interessierten: diejenigen, die sich in der Luzon-Straße zwischen Taiwan und den Philippinen bilden. Dies sind die stärksten internen Wellen, die bisher im Ozean entdeckt wurden, sagt Peacock. Dies sind Wellen im Maßstab von Wolkenkratzern. Tatsächlich erreichen sie eine Höhe von 170 Metern (mehr als 550 Fuß), reisen aber mit einem gemächlichen Tempo von wenigen Zentimetern pro Sekunde. Sie sind die schwerfälligen Riesen der Ozeane, sagt er.

Die groß angelegten Experimente des Teams verwendeten ein detailliertes topografisches Modell des Bodens der Luzon-Straße, das in einem rotierenden Tank mit einem Durchmesser von 50 Fuß in Grenoble, Frankreich, der größten derartigen Anlage der Welt, montiert war. Die Tests zeigten, dass die Meerenge und ein System von Kämmen darin die Wellen erzeugen, wenn die Gezeiten das geschichtete Wasser über und durch sie hinwegfegen.



Das letzte große Feldforschungsprogramm zur Erzeugung interner Wellen fand 1999 vor der Küste Hawaiis statt, aber die Wissenschaftler sind sich heute mehr als früher der Rolle dieser Riesenwellen bei der Vermischung des Ozeanwassers bewusst – und damit inwieweit sie es bedeuten sie beeinflussen das globale Klima.

Es ist ein wichtiges fehlendes Puzzleteil in der Klimamodellierung, sagt Peacock. Im Moment seien globale Klimamodelle nicht in der Lage, diese Prozesse zu erfassen, sagt er, aber es sei offensichtlich wichtig, dies zu tun: Man bekommt eine andere Antwort … wenn man diese Wellen nicht berücksichtigt.

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