Konvergenz (Ozeanographie)

Grundprinzip und Bedeutung

Konvergenz und Divergenz sind zentrale Strömungsmuster der Ozeane. Sie bewirken vertikale Wasserbewegungen und beeinflussen dadurch den globalen Nährstoffkreislauf, die biologische Produktivität und die thermohaline Zirkulation, also die durch Temperatur- und Salzgehaltsunterschiede angetriebene Meereszirkulation.

Zusammenströmendes Wasser

Konvergenz bezeichnet das horizontale Zusammenfließen von Wassermassen an der Meeresoberfläche. Treffen Strömungen aus verschiedenen Richtungen aufeinander, staut sich das Wasser. Kann es horizontal nicht ausweichen, etwa an einer Küste oder innerhalb eines subtropischen Wirbels, sinkt es ab. Dieses Abwärtsströmen heißt Downwelling.

Dabei wird nährstoffarmes Oberflächenwasser in tiefere Schichten gedrückt. Weil zugleich kein nährstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche gelangt, sind solche Gebiete ökologisch weniger produktiv. Konvergente Zonen entstehen typischerweise in subtropischen Hochdruckgebieten, beispielsweise im Zentrum ozeanischer Gyren, also großer kreisförmiger Strömungssysteme.

Auseinanderströmendes Wasser

Divergenz ist das horizontale Auseinanderströmen von Oberflächenwasser. Dadurch entsteht an der Oberfläche ein Defizit, das durch aufsteigendes, kühleres und nährstoffreiches Tiefenwasser ausgeglichen wird. Dieser Vorgang heißt Upwelling oder Auftrieb.

Divergente Zonen sind wichtige ökologische Hotspots: Die aufsteigenden Nährstoffe fördern die Primärproduktion durch Phytoplankton, also die Bildung organischer Stoffe durch mikroskopisch kleine, fotosynthetisch aktive Organismen.

Typische Beispiele sind die äquatoriale Divergenzzone und der Küstenauftrieb an den Westseiten von Kontinenten. Am Äquator wird das Oberflächenwasser auf der Nord- und Südseite in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt, sodass ein konstanter Auftrieb entsteht. An Kontinentalwestseiten treiben Passatwinde das Oberflächenwasser durch den Ekman-Transport vom Festland weg; Tiefenwasser steigt als Ersatz auf.

Normale Verhältnisse im Pazifik

Konvergenz und Divergenz sind entscheidend für El Niño und La Niña. Beide gehören zur El Niño-Southern Oscillation (ENSO).

Unter normalen Bedingungen transportiert der Südostpassat das Oberflächenwasser des Pazifiks nach Westen. Dadurch staut sich warmes Wasser im westlichen tropischen Pazifik. Im östlichen äquatorialen Pazifik, besonders vor Südamerika, entsteht gleichzeitig Divergenz. Das intensive Upwelling bringt dort kühles, nährstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche und begünstigt nährstoff- und fischreiche Gewässer.

El Niño und La Niña

Während eines El-Niño-Ereignisses schwächen sich die Passatwinde ab oder kehren sich örtlich um. Dadurch wird die äquatoriale Divergenz im Ostpazifik reduziert oder aufgehoben, das Upwelling vor Südamerika nimmt ab und warmes Oberflächenwasser sammelt sich im östlichen Pazifik.

Es entsteht eine konvergenzähnliche Situation: Warmes, nährstoffarmes Wasser bildet eine Sperrschicht, die das Aufsteigen des kühlen Tiefenwassers blockiert. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Fischerei, das Klima und die Niederschlagsmuster weltweit.

Bei La Niña verstärken sich dagegen die Passatwinde. Die äquatoriale Divergenz nimmt zu, das Upwelling wird intensiver und die biologische Produktivität im Ostpazifik steigt.