8. Curenţii oceanici (II)

Circulația generală în cadrul Oceanului Planetar.

Vânturile dominante reprezintă principala forţă ce generează deplasarea apelor de suprafaţă. Direcţia curenţilor va fi însă diferită de cea a vântului, lucru constatat încă din Antichitate. Fenomenul a fost explicat de către Ekman în 1902, care arată că într-o mare staţionară, omogenă, fără alte acceleraţii au loc anumite procese tipice:

Vagn W. Ekman (1874-1954)

- sub influenţa unor vânturi dominante şi constante se constată o deplasare a apelor de suprafaţă cu 45 gr. spre dreapta, în Emisfera Nordică şi spre stânga în cea sudică, ca urmare a forţei Coriolis. Viteza acestor curenţi de suprafaţă este de 2% din cea a vântului. 

- fiecare strat de apă pe profil vertical se va deplasa şi el spre dreapta, faţă de stratul superior

- cu cât creşte adâncimea cu atât scade viteza curentului, generată de procesele de frecare existente între stratele de apă şi de vâscozitatea acesteia. Din acest motiv curenţii de vânt nu se extind la adâncimi foarte mari.

- pe un profil vertical se constată o mişcare spiralată a direcţiilor de deplasare (spirala lui Ekman. La anumite adâncimi, de obicei 100m, apa se va deplasa într-o direcţie opusă faţă de cea de suprafaţă.

- media direcţiilor dintr-o coloană de apă, la diferite orizonturi, va fi exprimată de un vector mediu orientat cu 90 gr. dreapta faţă de direcţia vântului (în Emisfera Nordică şi spre stânga în cea Sudică). Acest vector exprimă transportul mediu de apă, numit şi transport Ekman. Orientarea vectorului este deci perpendiculară faţă de direcţia vântului.

Spirala lui Ekman

Neuniformitatea distribuţiei uscatului şi adâncimile variabile ale sectoarelor de coastă influenţează foarte mult aceste mişcări ideale. De exemplu, pentru apele costiere direcţia curentului de suprafaţă poate fi de 15 gr., în timp ce pentru apele de larg, teoretic se poate ajunge la 45 gr. Picnoclina reprezintă limita maximă de extindere a acestor curenţi generaţi de vânt.

În cazul unor vânturi paralele cu ţărmul, aplicând legea lui Ekman, se ajunge la următoarea situaţie:

În Emisfera Nordică, un vând din sud, paralel cu ţărmul, va produce o deplasare a apelor spre larg, acestea fiind ape mai calde. Ele vor fi înlocuite de ape mai reci, de adâncime, curentul apărut purtând denumirea de upwelling. Schimbarea de situaţie va duce la o acumulare a apelor spre ţărm, generând o deplasare ulterioară a lor spre adâncime. (downwelling).

Fenomenul de upwelling este specific tuturor ţărmurilor vestice ale continentelor, vara ducând la apariţia ceţii (apele mai reci de adâncime, în contactul cu masele de aer cald de la suprafaţă). Adâncimea de provenienţă a acestor mase de apă poate atinge 100-200m. Venind de la o astfel de adâncime, ele sunt sărace în oxigen dizolvat, dar încărcate cu nutrienţi. Prezenţa acestora în abundenţă favorizează dezvoltarea fitoplanctonului şi implicit generează o bogată resursă piscicolă.

Distribuţia globală a sectoarelor de upwelling. Credits NOAA.

Curenţii geostrofici.

Vânturile dominante deplasează apele de suprafaţă către centrul bazinelor, deorece pentru apele de larg, transportul mediu net se realizează la 90 gr. faţă de direcţia vântului. Vor rezulta astfel sectoare de covergenţă, adevărate coline la suprafaţa apei, dar cu înălţimi de maxim 1-2m, pe distanţe de mii de kilometri. În oceanografie această diferenţă de nivel a apelor poartă denumirea de topografie dinamică. Apa acumulată în aceste coline are o densitate mai redusă faţă de cea din bază. Diferenţa de nivel va iprima o deplasare ulterioară din creste către zonele mai joase, mişcare influenţată ulterior de forţa Coriolis. Într-un ocean ideal, fără vâscozitate şi frecare, forţa gravitaţională acţionează în jos, fiind balansată de forţa Coriolis care acţionează spre dreapta (Emisfera Nordică), rezultând astfel un curent geostrofic. Cunoscând variaţia acestei topografii dinamice este posibilă calcularea vitezelor şi direcţiilor acestor vectori. Curenţii majori din Oceanul Planetar sunt de tip geostrofic.

Circulaţia termohalină.

Corespunde maselor de apă situate sub stratul picnoclinei. Dinamica acestora este guvernată în principal de variaţiile densităţii (aceasta la rândul ei datorată temperaturii şi salinităţii). Din acest motiv, circulaţia de adâncime mai este cunoscută şi ca circulaţie termohalină. Curenţii de adâncime se deplasează în general pe direcţii N-S, ei trecând dintr-o emisferă în alta. Sunt astfel conectate mase de apă din ambele regiuni polare. Topografia submersă joacă un rol foarte important în trasarea acestei circulaţii. Prezenţa dorsalelor marine poate limita deplasarea unor mase reci, cu densităţi mari, care pot fi izolate în anumite sectoare. Deplasarea spre suprafaţă se face în zonele polare sau în cele de upwelling. Cu toate acestea un anumit schimb se produce şi la nivelul picnoclinei, până în prezent greu de estimat.

Credits NASA.