III. Anyag és energia áthelyeződési folyamatok az óceán-légkör rendszerben

1. III. Anyag és energia áthelyeződési folyamatok az óceán-légkör rendszerben Monszun szélrendszerek és tengeráramlások

2. A trópusi monszun • Az évszakos irányváltást mutató szeleket, ha az eltérő szélirányok között legalább 120 fokos különbség van, monszunnak nevezzük. Kialakulása: • A trópusi monszun kialakulását a termikus egyenlítő helyzetváltoztatása okozza: a passzát szelek a termikus egyenlítőhöz (ITCZ) tartanak. • Mivel a termikus egyenlítő nem esik egybe a földrajzi egyenlítővel, az É-i félteke nyarán a D-i félteke passzát szele átlép a földrajzi egyenlítőn. Ekkor a Coriolis-erő eredeti irányához képest kb. 90°-ban téríti el a DK-i passzátot, kialakul a DNy-i trópusi monszun szél.

4. Az É-i félteke telén a helyzet fordított: D-i féltekére húzódó termikus egyenlítőt követve az ÉK-i passzát lép át a földrajzi egyenlítőn és ÉNy-i monszunszélként halad tovább. A termikus egyenlítő mindenkori helye és a földrajzi egyenlítő közötti sáv az ún. trópusi nyugatiszél-zóna.

5. Következményei: • Abban a sávban, ahol az ITCZ mozog a nyári félévben az egyenlítői nyugati szelek, a téli félévben a passzát szél uralkodik. • Féléves váltású, télen száraz, nyáron csapadékos időjárás alakul ki. A hőmérséklet maximuma magas napállás idején, tavasz végén, a monszun kezdete előtt van. • Három évszak alakul ki: meleg, csapadékos nyár; meleg, száraz tél; forró, száraz tavasz. • A Föld legcsapadékosabb területei: a csapadék mennyisége 1000-3000mm körül, de India ÉK-i részén, a Kasi-hg-ben (Cherrapunji) 10.000mm-t meghaladó éves csap mennyiség jellemző. A csapadék éven belüli megoszlása egyenlőtlen, szinte a teljes mennyiség nyáron hullik.

6. Előfordulási területei: • Hindusztáni-fsz., Hátsó-India, Indonézia, Fülöp-szk., É-Ausztrália, K-Afrika, D-Arábia, D-Amerika ÉNy-i pereme, Ny-Afrika.

7. A trópuson kívüli monszun • A trópuson kívüli monszunok előidézője a kontinensek és óceánok eltérő fölmelegedése, valamint az ezzel együtt járó nyomáskülönbségek kialakulása. A termikus egyenlítő elmozdulása csak másodlagos jelentőségű. • Télen a szárazföldek jobban lehűlnek, mint az óceánok, ezért a kontinensek belsejében anticiklonok alakulnak ki. • Ezek az anticiklonok télen a felszín közelében a szárazföld felől a tengerek felé tartó áramlást eredményezhetnek. Ez száraz téli időjárást okoz (a Japán –szigetív kivételével). • Nyáron a légnyomás eloszlása ellentétes, a jobban fölmelegedő kontinensek belsejében alacsony nyomású s területek (termikus depressziók) alakulnak ki, ami a felszín közelében az óceánokról a kontinensek belseje felé irányuló légáramlást okoz. A tenger felől a szárazföldre érkező páradús légtömegekből a kontinenseken jelentős csapadék hullik.

9. A trópuson kívüli monszun éghajlatok jellemzője a négy évszak, a meleg, csapadékos (>1.000mm) nyár, a hideg, száraz tél. • A trópuson kívüli monszunnál nem alakul ki teljes légkörzési cella, mivel a felszíni áramlás magaslégköri visszatérő ága teljesen hiányzik. Előfordulási területei a kontinensek K-i oldalán találhatók: • Kelet Ázsia (Kamcsatkától D-Kínáig), Észak-Amerikában Kuba, Florida, a Mexikói-öböl partvidéke, Dél-Amerikában La Plata partvidéke, Dél-Afrika K-i partvidéke, a Drakensberg, Kelet-Ausztrália (Nagy-vízválasztó-hg.

10. A tengeráramlások • A tengeráramlások kialakulásának magyarázatára W. S. Broecker, amerikai geokémikus egy egészen újszerű elméletet dolgozott ki. • Szerinte létezik az óceánokban egy olyan globális áramkör, amelyik összekapcsolja a nagy óceáni medencék tengeráramlatainak felszíni és mélyvízi ágait. Ezeket a feltevéseit, radioaktív nyomjelzős technikát is felhasználva sikerült bizonyítania. Az áramkört "Broecker-conveyor"-nak nevezték el.

11. A "Broecker-conveyor" egyszerűsített képe(Az ábrán 1 jelöli a koncentrált vízsüllyedési körzetet az Atlanti-óceán északi részén, amely lényegében a jelenlegi globális vízkörzési rendszer motorja, 2 a meleg felszíni áramlást, 3 pedig a hideg mélyvízi áramlás.)

12. A Broecker-conveyor működése a következő: • Az Atlanti-óceán északi medencéjében az észak felé áramló felszíni víz (Golf-áramlat) Izland közelébe érve még 12-13 fokos, a kanadai és grönlandi hideg légáramlatok hatására azonban 2-3 fokra lehűl, és az útközben elszenvedett párolgás következtében a sótartalma is szokatlanul magas. • Ez a lehűlés oly mértékben megnöveli ennek a sós felszíni víznek a sűrűségét, hogy az óceán északi csücskébe érve már nehezebb, mint az ottani mély víz, tehát lesüllyed és a mélyben elkezd délfelé áramlani. • A továbbiakban az áramlat nagyobb része Afrika megkerülésével jut el a Déli-óceán cirkumpoláris áramához, majd a távol-keleti trópusi övbe, ahol felszínre tör, és bonyolult utakon Afrikát ismét megkerülve jut vissza az Atlanti-óceán északi részébe.

14. A felszíni áramlások rendszerének kialakulásában fontos szerepet játszanak az állandóan fújó szelek, elsősorban a passzát szél. A kontinensek partvonal eltéríti az áramlásokat. • Az egyenlítő két oldalán az É-i és D-i Egyenlítői áramlás alakul ki. • A partoknak ütközve az áramlások vizének egy része Egyenlítői ellenáramlásként visszafordul. Ez alkotja az 1.áramlási cellát. • A víz nagy része meleg áramlatként magasabb szélességek felé indul, az uralkodó Ny-i szelek hatására a kontinensek K-i partjától nagy íven távolodva az É/D-i szélesség 40° körül eléri az óceáni medencék Ny-i partját. • Itt a víz egy része visszatér az egyenlítő irányába hideg felszíni áramlásként. Ezzel zárja a 2. áramlási cellát.

15. A meleg felszíni víz másik része a mérsékelt övben a kontinensek Ny-i partja mentén a sarkvidéki területekig is eljut meleg áramlatként. • A tengeri jég peremét elérve a mélyáramba be nem kerülő vizek a K-i sarki szelek hatására Ny felé mozognak és a kontinensek K-i partjai mentén hideg felszíni áramlatként térnek vissza a mérsékelt övbe. Ezzel zárul a 3. áramlási cella. • A felszíni áramlások általában 800m-10km szélességben, 50-150m mélységben1-2 km/h sebességgel mozgatják az óceán vizét. A Golf-Észak-atlanti áramlás, amely a Broecker-conveyor visszatérő ágaként értelmezhető 50-75 km széles, 1-2km mély és 3-10km/h a sebessége.

17. Éghajlatmódosító hatások: • A felszíni áramlások a 40°-ig a kontinensek K-i partját fűtik, a Ny-it hűtik. • A 40°-tól a pólusok felé a Ny- i partokat fűtik, a K-ieket hűtik. • A legnagyobb +anomáliát az Észak-atlanti áramlás okozza Ny-Európában (+6-8°C, Mo.:+1,5°C). A legnagyobb – anomáliát a Humboldt áramlás hozza létre Peru, Chile partjain (-6-7°C). • Az Észak-Atlanti óceán vizében a sótartalom csökkenése gyengítheti, vagy leállíthatja a Broecker conveyor működését, ami az áramlások rendszerének időleges leállását, az általuk okozott +/- éghajlati anomáliák szünetelését is előidézheti, ami az érintett területeken jelentős éghajlatromlást okozhat. • Ilyen esetekre az utolsó jégkorszak folyamán is volt példa. A rendszer ismeretenik szerint hosszabb rövidebb idő után újraindul.

18. Sajátos jelenség a mélységi hidegvíz feltörés. • A passzát övezetben, a kontinensek Ny-i partja mentén a szél „elhajtja” a felszíni vizet a partoktól. A távozó felszíni meleg víz helyére a mélyből áramlanak hideg víztömegek. • A tenger és a partvidék felszíne felett hideg légpárna jön létre. A stabil légrétegzettség (fajsúly szerint alul hideg, felette meleg levegő) megakadályozza a csapadék kialakulását. Hideg, ködös sivatagok alakulnak ki (Atacama-, Namíb- sivatag, a Kaliforniai-fsz.).