Ekman-Transport
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Überlegungen von Vagn Walfrid Ekman, wie die Corioliskraft und vertikale Reibung die Wasserströmung beeinflussen (siehe Ekman-Spirale) führen zu zwei wichtigen Ergebnissen:
- die Ekman-Tiefe, also die Tiefe des direkten Einflusses der Windreibung auf Strömungen im Ozean
- Ekman-Transport
Als Ekman-Transport bezeichnet man die mittlere Bewegung von Wasser in der windgetriebenen Schicht, der durch ein konstantes Windfeld hervorgerufen wird. Solange das Wasser homogen geschichtet ist und keine Küste in der Nähe ist, geschieht dies auf der Nordhalbkugel (Südhalbkugel) in einem rechten Winkel nach rechts (links) zum Wind. Der Ekman-Transport ME kann geschrieben werden (in Komponentenschreibweise) als
in zonaler (x-Richtung),
in meridionaler (y-)Richtung
und ist ein Massentransport (also kein Volumentransport). f ist dabei der Coriolisparameter, τ der Windstress in x- oder y-Richtung.
In den Passatzonen bläst ein konstanter, nahezu küstenparalleler Wind in Richtung Äquator. Der Ekman-Transport schiebt das Wasser auf den offenen Ozean, neues Wasser strömt von unten nach. Dies bezeichnet man als Küsten-upwelling.
Über dem realen Ozean ist der Wind nicht überall gleich stark und weht auch nicht überall in dieselbe Richtung. Dadurch wird in manchen Gebieten mehr Wasser durch Ekman-Transport abtransportiert als nachgeschoben wird, Wasser muss von unten nachkommen (siehe upwelling, Divergenz). Diese Aufwärtsbewegung von Wasser wird auch als Ekman-Suction bezeichnet. In anderen Gebieten wird von mehreren Seiten Wasser antransportiert (downwelling, Konvergenz, Ekman-Pumping). Dies geschieht auch unter Hoch- und Tiefdruckgebieten. Unter einem Tief verursacht der zyklonale Windstress upwelling, unter einem Hoch geschieht durch den antizyklonalen Windstress downwelling.
Dazu muss ein Druckgradient auftreten, der in Ekman's Berechnung nicht mit einbezogen war. Nimmt man die Druckgradientenkraft mit hinzu, ergibt sich eine zusätzliche geostrophische Strömung. Dies wurde vorgenommen von Sverdrup, siehe dazu Sverdrup-Transport.
