De oceanische transportband

Sinds enkele dagen heeft de zeilboot Alcyon de Noorse kusten bereikt. Daar kon de bemanning de effecten van de Golfstroom (een grote oceaanstroming) voelen. Iedereen weet dat er stromingen zijn in de oceanen. Maar we kunnen ons niet voorstellen wat voor een efficiënt en fantastisch netwerk al die stromingen wel vormen: samen vervoeren ze zuurstof en voedingsstoffen en op die manier regelen ze de temperaturen en het klimaat overal ter wereld.

Hoe wordt zuurstof naar de bodem van de zee getransporteerd?

Bijna alle zeedieren hebben zuurstof nodig om te ademen, net zoals u en ik. Maar nu is het zo dat er in het water 30 keer minder zuurstof is dan in de lucht. Daarom hebben vissen een ademhalingssysteem dat veel doeltreffender is dan het onze, met name kieuwen. Daarmee kunnen ze de zeldzame zuurstofmoleculen uit het water halen.

Welnu, dit betekent dat, indien er vissen leven op grote diepten (wat wel degelijk het geval is), er daar zuurstof aanwezig moet zijn. Waar komt dat zuurstof vandaan?

De oceaan ademt door zijn oppervlakte

De zuurstof zelf komt van de oppervlakte, waar golven en getijden haar met het water vermengen. Maar die golven en die getijden brengen de zuurstof slechts tot op een diepte van 150 tot 200 meter, terwijl oceanen gemiddeld 3.7 kilometer en maximaal 11 kilometer diep zijn!

Als je de oceaan vergelijkt met een badkuip, dan heb je 2 lagen water: aan de oppervlakte heb je een minuscuul laagje dat rijk aan zuurstof is en daaronder heb je de rest van het water zonder zuurstof. Maar hoe kan de zuurstof dan de bodem bereiken?

Het grote circuit: de oceaanstromingen

Eigenlijk mag men stellen dat er een echt verkeersnetwerk aanwezig is in al de oceanen, met autosnelwegen, rijkswegen en kleine straatjes: de autosnelwegen zijn de grote oceaanstromingen die door de hele wereld stromen aan een snelheid die tussen 4m/u en 8 km/u ligt. De rijkswegen en de kleine straatjes zijn de regionale stromingen, eigen aan elke kust, aan elke kreek.

Deze grote oceaanstromingen bewegen zich niet alleen horizontaal voort; op sommige plaatsen is er ook een verticale beweging (sommige stromingen gaan van beneden naar boven, andere stromingen van boven naar beneden).

Twee hoofdregels voor watercirculatie

Om deze oceaancirculatie beter te begrijpen, dienen er twee hoofdregels gekend te zijn:

1. Koud water is zwaarder dan warm water: dit betekent dat, indien men zowel koud water als warm water in een glas giet, het koude water onmiddellijk naar de bodem zal zinken (op het einde van dit artikel wordt een klein en gemakkelijk experiment beschreven die dit bewijst).
2. Zout water is zwaarder dan zoet water (zoals eveneens wordt bewezen aan de hand van een klein en gemakkelijk experiment beschreven op het einde van dit artikel).

Zeewater (of oceaanwater) is gezouten. Maar op sommige plaatsen is er meer zout in het water dan op andere plaatsen. Eigenlijk zijn er in de oceanen grote massa's water die verschillende kenmerken hebben: warm of koud (afhankelijk van het lokaal klimaat) en gezouten of meer gezouten... En het is de combinatie van die verschillende kenmerken die zal bepalen welke massa water aan de oppervlakte blijft en welke massa water naar de bodem zinkt.

Spring op de oceanische transportband!

Het circuit van de grote oceanische stromingen wordt ook vaak de "oceanische transportband" genoemd. Om zijn werking beter te begrijpen gaan we er nu opspringen en een volledige rondreis maken. (de stromingen worden hier op eenvoudige manier beschreven; want eigenlijk is de oceaancirculatie veel complexer). Een algemene weergave van de stromingen is te zien naast elke paragraaf omdat dit toelaat de zaken beter te begrijpen.

Hoe ontstaat de Golfstroom?

We vertrekken vanuit een aangenaam en warm gebied: de Caraïben. Het water is er erg warm en gezouten omwille van het warme klimaat daar en omwille van het feit dat het er niet vaak regent. Hierdoor verdampt er een grote hoeveelheid water en concentreert het zout zich meer en meer in het overblijvende water.

Gedreven door de wind worden deze warme en zoute wateren een stroming die naar de Noord-Atlantische Oceaan trekt: de Golfstroom. Het is een oppervlaktestroming ondanks het feit dat het om zout water gaat; dit komt omdat het warme water niet zo zwaar is dan het omringende koude en densere water.

De Golfstroom gaat met een snelheid van 3 &agrav; 8 km/uur vooruit. Hij verwarmt op zijn weg het klimaat van Engeland en van alle landen van de westkust van Europa: dankzij hem hebben we zachtere winters dan Canada: Quebec, dat op dezelfde breedtegraad als Nantes gelegen is, heeft 4 maanden per jaar sneeuwval, Nantes daarentegen slechts enkele dagen. De afbeelding hiernaast toont duidelijk de impact van de Golfstroom, door de verschillen in de watertemperaturen van de Europese kusten en de Canadese kusten weer te geven.

Eenmaal aangekomen in de Noord-Atlantische Oceaan, wordt het warme water van de Golfstroom kouder. Dit water heeft dan dezelfde temperatuur als dat van het omringende water maar is zouter (en dus ook zwaarder) ... en dus zinkt het als een baksteen naar de bodem!

Water dat als een baksteen naar de bodem zinkt

Het is ter hoogte van Noorwegen (meer bepaald in de Zee van Noorwegen, de Labradorzee en de Groenlandzee) dat dit water zinkt en een diepe stroming wordt, de North Atlantic Deep Water genaamd. Dit fenomeen is één van de motoren van de huidige oceaancirculatie. Het is eveneens de enige plaats ter wereld waar alle nodige omstandigheden aanwezig zijn opdat dit fenomeen zou kunnen plaatsvinden.

In Antarctica is er een soortgelijk fenomeen dat het oppervlaktewater naar de diepten van de oceaan laat zinken, maar in kleinere kwantiteiten : 10 miljoen m3 per seconde tegenover 20 of 30 miljoen m3 per seconde in de Noord-Atlantische Oceaan.

Het is dus daar waar Alcyon zich op dit moment bevindt dat het grootste deel van de diepe stromingen gecreëerd wordt. Deze stromingen zorgen ervoor dat het oceaanwater door elkaar geschud wordt en dat er zuurstof naar de bodem kan.

De Noord-Atlantische Oceaan is een sleutelgebied voor de oceanische circulatie zoals we ze vandaag kennen. En vele wetenschappers zijn dan ook bang dat de opwarming van het klimaat het kwetsbare evenwicht van deze zone destabiliseert. Indien de oceanische circulatie veranderingen zou ondergaan in dit gebied, dan zou dit kunnen leiden tot grote klimaatveranderingen in heel Europa!

De Circum-Antarctische zeestroming, de krachtigste stroming ter wereld

De koude en diepe stroming die ontstaat ter hoogte van Noorwegen trekt dan via de Atlantische Oceaan richting zuiden, meer bepaald richting Antarctica waar het de Circum-Antarctische zeestroming zal voeden.

De Circum-Antarctische zeestroming maakt een reis om de wereld en is de krachtigste stroming ter wereld. Het is met deze stroom dat de vader van "Nemo", held uit de gelijknamige Walt Disney tekenfilm, en een groene schilpad met Australisch accent zich laten meedrijven: het is een diepe stroming die helemaal rond Antarctica gaat en die 180 miljoen kubieke meter per seconde vervoert van het westen naar het oosten! (het debiet van de Rhône-delta is "slechts" 2300 kubieke meter per seconde)

De Circum-Antarctische zeestroming voorziet alle oceanen van de wereld van koud water, inclusief de Atlantische Oceaan en de Caraïben.

Zones rijk aan vissen ... en aan vissers!

Er zijn sommige plaatsen waar kleine aftakkingen van de diepe en koude stromingen die we juist beschreven hebben langs de kust omhoog gaan, geleid door de lokale topografie, en uiteindelijk de oppervlakte bereiken. Er zijn heel veel vissen die op deze plaatsen leven want de koude stromingen brengen naar de oppervlakte heel wat voedingsstoffen mee die ze in de diepten van de oceanen hebben verzameld. Deze zones, die vissers maar al te goed kennen, worden "upwelling zones" genoemd.

Eenmaal dit koude water ondiepe gebieden in warme landen heeft bereikt warmt het op en wordt het zouter en zouter ... De cirkel is rond!

Twee experimenten die gemakkelijk uit te voeren zijn

Om aan te tonen dat koud water naar de bodem zinkt en zo een watercirculatie veroorzaakt

• Neem een transparante rechthoekige aquarium
• Plaats ijsblokjes aan de ene kant van het aquarium (zoals op de afbeelding)
• Wacht 3 &agrav; 4 minuten

Giet dan een beetje kleurstof (siroop bijvoorbeeld) in het water aan de andere kant van het aquarium en kijk wat er gebeurt: de siroop komt naar de ijsblokjes en zinkt dan onder dezelfde ijsblokjes naar de bodem!

Als je op de afbeelding klikt, op deze website, zal je een klein filmpje zien die het hele experiment toont. Eigenlijk ontwikkelen de ijsblokjes koud water dat naar de bodem van het aquarium zinkt en zo ontstaat er in het aquarium een watercirculatie in de vorm van een cirkel.

Om aan te tonen dat zout water zwaarder is dan zoet water

• Neem twee transparante glazen en giet in beide glazen 1 deciliter water
• Giet enkele druppels grenadine in één van de twee glazen (om kleur te geven aan het water)
• Doe 5 kleine lepels zout in het andere glas en vermeng het goed met het water
• Giet heel traag het gekleurde water in het glas met het gezouten water

Opgepast: om draaikolken te vermijden, houd beide glazen haast horizontaal naast elkaar.

Als er niet te veel draaikolken geweest zijn, zullen de twee massa's water zich niet met elkaar vermengen. Het zout water (wit) blijft op de bodem omdat het zwaarder is dan het zoet water (rood).

Voor zij die er meer over willen weten:

Op deze website (die momenteel alleen maar in het Frans kan geraadpleegd worden) zult u een programma vinden dat u toelaat een object te plaatsen waar u ook maar wenst in de Noord-Atlantische Oceaan en dat u toelaat te zien welke weg het aflegt in de komende jaren. (U zult zien dat de oceaanstromingen veel complexer zijn dan hoe wij ze hier beschreven hebben!

De International Polar Foundation

We hebben drie anderen websites voor u: PolarFoundation, SciencePoles, ExploraPoles