Golfstrom

Der Golfstrom ist eine warme und schnelle Meeresströmung im Atlantik , die im Golf von Mexiko entspringt und durch die Straße von Florida entlang der Ostküste der Vereinigten Staaten fließt. Anschließend ändert sie ihre Richtung nach Osten bei etwa 36° nördlicher Breite ( North Carolina ) und fließt als Nordatlantikstrom in Richtung Nordwesteuropa . Durch die Westverstärkung beschleunigt sich der Golfstrom vor der Ostküste Nordamerikas nach Norden. Um 40°0′ nördlicher Breite und 30°0′ westlicher Länge teilt er sich in zwei Ströme: Der nördliche Strom, der Nordatlantikstrom , fließt nach Nordeuropa , während der südliche Strom, der Kanarenstrom , vor Westafrika zirkuliert . / 40.000°N 30.000°W / 40.000; -30.000

Der Golfstrom beeinflusst das Klima der Küstenregionen der Ostküste der Vereinigten Staaten von Florida bis ins südöstliche Virginia (nahe 36° nördlicher Breite) und in noch stärkerem Maße das Klima Nordwesteuropas. Es herrscht Einigkeit darüber, dass das Klima Nordwesteuropas wärmer ist als in anderen Gebieten ähnlicher Breite, zumindest teilweise aufgrund des starken Nordatlantikstroms. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Dieser ist Teil des Nordatlantikwirbels . Seine Präsenz hat zur Entstehung starker Zyklonen aller Art geführt, sowohl in der Atmosphäre als auch im Ozean.

Die europäische Entdeckung des Golfstroms geht auf die Expedition von Juan Ponce de León im Jahr 1512 zurück . Anschließend wurde er von spanischen Schiffen, die von der Karibik nach Spanien segelten, häufig genutzt. ^{[ 4 ]} In einer Zusammenfassung von Ponce de Leóns Reisetagebuch vom 22. April 1513 hieß es: „Eine Strömung, die so stark war, dass sie trotz starken Windes nicht vorwärts, sondern rückwärts fuhren, und es schien, als kämen sie gut voran; am Ende stellte sich heraus, dass die Strömung stärker war als der Wind.“ ^{[ 5 ]}

Benjamin Franklin interessierte sich für die Strömungsmuster im Nordatlantik . 1768 hörte er während seines Aufenthalts in England eine merkwürdige Beschwerde des Kolonialzollamts : „Warum brauchten britische Postschiffe mehrere Wochen länger von England nach New York als ein durchschnittliches amerikanisches Handelsschiff nach Newport, Rhode Island , obwohl die Handelsschiffe von London aus die Themse hinunter und dann den Ärmelkanal durchqueren mussten , bevor sie den Atlantik erreichten, während die Postschiffe von Falmouth in Cornwall aus starteten?“ ^{[ 6 ]}

Franklin bat seinen Cousin Timothy Folger, einen Walfangkapitän von Nantucket Island , um Rat. Folger erklärte, dass Handelsschiffe die Strömung regelmäßig kreuzten – erkennbar am Verhalten der Wale, der Wassertemperatur und Farbveränderungen des Wassers –, während die Kapitäne der Postschiffe gegen sie fuhren. ^{[ 6 ]} Franklin ließ Folger den Verlauf der Strömung auf einer Atlantikkarte einzeichnen und Hinweise hinzufügen, wie man die Strömung bei der Fahrt von England nach Amerika vermeiden konnte. Anschließend leitete Franklin die Karte an Anthony Todd, den Sekretär der britischen Post, weiter. ^{[ 6 ]} Franklins Golfstromkarte wurde 1769 in London gedruckt, fand aber unter den britischen Kapitänen weitgehend keine Beachtung. ^{[ 7 ]} Eine Kopie der Karte wurde um 1770–1773 in Paris gedruckt, und eine dritte Version veröffentlichte Franklin 1786 in Philadelphia. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Seit Mitte des 20. Jahrhunderts haben Fortschritte in der ozeanografischen Beobachtung das wissenschaftliche Verständnis des Golfstroms erheblich verbessert. Direkte Messungen seiner Geschwindigkeit und Temperatur begannen in den 1950er- und 1960er-Jahren mit Forschungsschiffen und verankerten Strömungsmessern. Ab Ende der 1970er-Jahre ermöglichte die Satellitenfernerkundung – insbesondere durch Bilder der Meeresoberflächentemperatur (SST), Altimetrie und Ozeanfarbsensoren – Wissenschaftlern, die Position und Variabilität des Stroms nahezu in Echtzeit zu kartieren. Der Start der NASA-Mission TOPEX/Poseidon im Jahr 1992 und ihrer Nachfolger lieferten kontinuierliche Daten zur Meeresoberflächenhöhe, die eng mit der Stärke der Meeresströmung zusammenhängt. Darüber hinaus ermöglichte der Einsatz von Driftbojen und des globalen Argo-Bojennetzes die regelmäßige Erfassung von Temperatur- und Salzgehaltsprofilen unter der Wasseroberfläche und lieferte so ein dreidimensionales Bild der Struktur des Golfstroms und seiner Rolle innerhalb der Atlantischen Meridionalen Umwälzzirkulation. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Der eigentliche Golfstrom ist eine westlich verstärkte Strömung, die hauptsächlich durch Windschubspannung angetrieben wird . ^{[ 12 ]} Der Ozeanograph Henry Stommel bemerkte 1958 : „Nur sehr wenig Wasser aus dem Golf von Mexiko befindet sich tatsächlich im Strom.“ ^{[ 13 ]} Der Nordatlantikstrom hingegen wird hauptsächlich durch die thermohaline Zirkulation angetrieben . Er transportiert warmes Wasser nordostwärts über den Atlantik und sorgt so dafür, dass Westeuropa und insbesondere Nordeuropa wärmer und milder sind, als es sonst der Fall wäre. ^{[ 14 ]}

Die genaue Lage des Golfstroms ändert sich saisonal; im Sommer verläuft er näher an der Küste Nordamerikas und im Winter weiter entfernt. ^{[ 15 ]}

Ein Meerwasserstrom, der sogenannte Nordäquatorialstrom des Atlantischen Ozeans , fließt westwärts vor der Küste Zentralafrikas. Wenn dieser Strom auf die Nordostküste Südamerikas trifft, teilt er sich in zwei Arme. Einer fließt ins Karibische Meer , während ein zweiter, der Antillenstrom , nördlich und östlich der Westindischen Inseln verläuft . ^{[ 16 ]} Diese beiden Arme vereinen sich nördlich der Floridastraße wieder.

In den Tropen wehen die Passatwinde westwärts ^{[ 17 ]} , in den mittleren Breiten die Westwinde ostwärts [18]. Dieses ^{Windmuster übt eine} Spannung auf die Oberfläche des subtropischen Ozeans aus, die über dem Nordatlantik eine negative Rotation verursacht ^{[ 19 ]} . Der daraus resultierende Sverdrup-Transport ist äquatorwärts gerichtet ^{[ 20 ] .}

Aufgrund der Erhaltung der potenziellen Vorticity durch die nordwärts gerichteten Winde am westlichen Rand des subtropischen Hochdruckrückens und der erhöhten relativen Vorticity des nordwärts strömenden Wassers wird der Transport durch eine schmale, sich beschleunigende polwärts gerichtete Strömung ausgeglichen. Diese fließt entlang der westlichen Grenze des Ozeanbeckens, überwiegt die Reibungseffekte der westlichen Randströmung und ist als Labradorstrom bekannt . ^{[ 21 ]} Die Erhaltung der potenziellen Vorticity führt auch zu Krümmungen des Golfstroms, die sich gelegentlich bei Verlagerungen des Golfstroms ablösen und separate warme und kalte Wirbel bilden. ^{[ 22 ]} Dieser Gesamtprozess, die sogenannte Westintensivierung, bewirkt, dass Strömungen an der westlichen Grenze eines Ozeanbeckens, wie beispielsweise des Golfstroms, stärker sind als jene an der östlichen Grenze. ^{[ 23 ]}

Infolgedessen ist der Golfstrom eine starke Meeresströmung. Er transportiert 30 Millionen Kubikmeter Wasser pro Sekunde (30 Sverdrup ) durch die Floridastraße. Südlich von Neufundland erhöht sich diese Rate auf 150 Sverdrup. ^{[ 24 ]} Das Wasservolumen des Golfstroms übertrifft das aller Flüsse, die in den Atlantik münden, bei Weitem (0,6 Sverdrup). Er ist jedoch schwächer als der Antarktische Zirkumpolarstrom . ^{[ 25 ]} Aufgrund der Stärke und Nähe des Golfstroms sind die Strände entlang der Ostküste der Vereinigten Staaten möglicherweise anfälliger für starke Meeresspiegelschwankungen, die die Küstenerosion erheblich beeinflussen . ^{[ 26 ]}

Der Golfstrom ist typischerweise 100 km breit und 800 bis 1200 m tief. Seine Strömungsgeschwindigkeit ist nahe der Oberfläche am höchsten und erreicht typischerweise maximal etwa 2,5 m/s. ^{[ 27 ]} Auf seinem Weg nach Norden kühlt sich das vom Golfstrom transportierte warme Wasser durch Verdunstung ab. Diese Abkühlung wird durch den Wind verursacht; der über das Wasser wehende Wind bewirkt die Verdunstung , wodurch das Wasser abkühlt und sein Salzgehalt sowie seine Dichte steigen. Bei der Bildung von Meereis werden Salze aus dem Eis ausgeschlossen, ein Prozess, der als Soleausschluss bekannt ist. ^{[ 28 ]} Diese beiden Prozesse führen zu dichterem und kälterem Wasser (genauer gesagt: Wasser, das bei einer niedrigeren Temperatur noch flüssig ist). Im Nordatlantik wird das Wasser so dicht, dass es durch weniger salzhaltiges und weniger dichtes Wasser absinkt. (Die Konvektion ähnelt der einer Lavalampe .) Dieser Abwind kalten, dichten Wassers wird Teil des Nordatlantischen Tiefenwassers , eines nach Süden fließenden Stroms. ^{[ 29 ]} Innerhalb dieser Strömung befindet sich nur sehr wenig Seetang , östlich davon hingegen findet man Seetangansammlungen. ^{[ 30 ]}

Im April 2018 kamen zwei in der britischen Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studien ^{[ 31 ] [ 32 ]} zu dem Ergebnis, dass der Golfstrom so schwach ist wie seit mindestens 1600 Jahren nicht mehr. ^{[ 33 ]}

Der Golfstrom beeinflusst das Klima der Florida-Halbinsel . Der vor der Küste Floridas verlaufende Teil, der sogenannte Floridastrom , weist im Winter eine durchschnittliche Wassertemperatur von mindestens 24 °C und im Sommer und Herbst oft 29 °C auf. ^{[ 34 ]} Ostwinde, die über dieses warme Wasser wehen, transportieren warme Luft vom Golfstrom ins Landesinnere ^{[ 35 ]} und tragen so dazu bei, dass die Temperaturen in Florida im Winter milder sind als im übrigen Südosten der USA.

Der Golfstrom transportiert im Frühling und Sommer eine Vielzahl tropischer Fische und Organismen entlang der Ostküste von Florida bis in den äußersten Südosten von Massachusetts nach Norden . In den warmen Gewässern des Golfstroms trifft man vor der Ostküste häufig auf tropische Fische, die auf Nahrungssuche sind, darunter verschiedene Arten von Seehasen , Delfinen , Barrakudas und Drückerfischen . Die Nähe des Golfstroms zu Nantucket , Massachusetts , trägt zu seiner Biodiversität bei , da die Insel die nördliche Verbreitungsgrenze für südliche Pflanzenarten und die südliche Verbreitungsgrenze für nördliche Pflanzenarten darstellt. Nantucket ist im Winter wärmer als das nur 48 Kilometer nördlich gelegene Festland ^{[ 36 ] . [ 37 ]} Nördlich von Nantucket Island, entlang der Küste Neuenglands bis zur Ostküste Kanadas, verläuft der kalte Labradorstrom .

Der Nordatlantikstrom, der auch als Golfstrom bekannt ist, trägt zusammen mit ähnlichen warmen Luftströmungen dazu bei, dass Irland und die Westküste Großbritanniens einige Grad wärmer sind als die Ostküste. ^{[ 38 ]} Am deutlichsten ist dieser Unterschied jedoch auf den westlichen Küsteninseln Schottlands . ^{[ 39 ]} Ein spürbarer Einfluss des Golfstroms und der starken Westwinde auf Europa zeigt sich entlang der norwegischen Küste . ^{[ 14 ]} Die nördlichen Teile Norwegens liegen nahe der Arktis , die im Winter größtenteils von Eis und Schnee bedeckt ist. Die norwegische Küste hingegen bleibt fast das ganze Jahr über eis- und schneefrei. ^{[ 40 ]} Dank der Erwärmung durch den Golfstrom konnten sich an der Küste Nordnorwegens relativ große Siedlungen entwickeln und erhalten , darunter Tromsø , die drittgrößte Stadt nördlich des Polarkreises. Vom Golfstrom erwärmte Wettersysteme ziehen nach Nordeuropa und tragen so auch zur Erwärmung des Klimas hinter den Skandinavischen Bergen bei .

Die Möglichkeit eines Zusammenbruchs des Golfstroms wurde in einigen Medien thematisiert. ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]} Der Sechste Sachstandsbericht des IPCC befasste sich explizit mit diesem Thema und kam auf Grundlage von Modellprognosen und theoretischen Erkenntnissen zu dem Schluss, dass der Golfstrom in einem sich erwärmenden Klima nicht zum Erliegen kommen wird. ^{[ 46 ]} Zwar wird erwartet, dass sich der Golfstrom mit der Abschwächung der atlantischen meridionalen Umwälzzirkulation (AMOC) verlangsamt, er wird jedoch selbst bei einem Zusammenbruch der AMOC nicht zusammenbrechen. ^{[ 46 ]} Dennoch wird diese Verlangsamung erhebliche Auswirkungen haben, darunter einen Anstieg des Meeresspiegels entlang der nordamerikanischen Küste, geringere Niederschläge in den mittleren Breiten, veränderte Niederschlagsmuster in Europa und den Tropen sowie stärkere Stürme im Nordatlantik. ^{[ 46 ]}

Das warme Wasser und der Temperaturkontrast am Rand des Golfstroms verstärken häufig die Intensität von Zyklonen, sowohl tropischen als auch anderen. Für die Entstehung tropischer Zyklonen sind normalerweise Wassertemperaturen von über 26,5 °C erforderlich. ^{[ 47 ]} Die Bildung tropischer Zyklonen ist über dem Golfstrom häufig, insbesondere im Juli. Die Stürme ziehen westwärts durch die Karibik und bewegen sich dann entweder nordwärts und biegen in Richtung der Ostküste der Vereinigten Staaten ab oder bleiben auf nordwestlicher Bahn und gelangen in den Golf von Mexiko . ^{[ 48 ]} Solche Stürme können starke Winde und erhebliche Schäden an den Küstengebieten des Südostens der Vereinigten Staaten verursachen . Hurrikan Sandy im Jahr 2012 ist ein aktuelles Beispiel für einen Hurrikan, der entlang des Golfstroms zog und an Stärke gewann. ^{[ 49 ]}

Starke außertropische Zyklonen verstärken sich in der kalten Jahreszeit entlang einer flachen Frontalzone , die durch den Golfstrom verursacht wird, deutlich . ^{[ 50 ]} Auch subtropische Zyklonen entstehen tendenziell in der Nähe des Golfstroms. Etwa 75 % der zwischen 1951 und 2000 dokumentierten Systeme dieser Art bildeten sich in der Nähe dieser warmen Meeresströmung, mit zwei jährlichen Aktivitätsspitzen im Mai und Oktober. ^{[ 51 ]} Zyklonen im Ozean selbst bilden sich unter dem Golfstrom und reichen bis in Tiefen von 3.500 m unter die Meeresoberfläche. ^{[ 52 ]}

Der Golfstrom bildet periodisch Ringwirbel, die entstehen, wenn eine Mäanderströmung vom übrigen Strom abgeschnitten wird und so einen unabhängigen Wirbel bildet. Diese Wirbel lassen sich in zwei Typen unterteilen: Kaltkernwirbel, die sich zyklonal drehen (gegen den Uhrzeigersinn auf der Nordhalbkugel und im Uhrzeigersinn auf der Südhalbkugel), und Warmkernwirbel, die sich antizyklonal drehen. Diese Wirbel können die charakteristischen biologischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften des Wassers, aus dem sie stammen, in die Gewässer übertragen, in die sie gelangen.

• Aktuelle Karte des Golfstroms