Oceánský termohalinní výměník

Termohalinní výměník (též oceánický výměník, oceánský výměník, příp. hlubinný slaný proud) je systém hlubokomořských proudů. Termín pochází ze slov thermo- (teplo) a -halinní (solný). Teplota a slanost (salinita, která se zvyšuje s odpařováním vody) určují hustotu vody  a současně jsou hlavní hybatelé hlubinných vod oceánů. Termohalinní výměník tvoří nejhlubší ze tří "pater" mořských proudů, které jsou propojeny výtahy.

• Doba, za kterou se teplo přenese je řádově 1000 let. Ovšem látky a objekty mohou být mořskými proudy rozneseny jen za zhruba 10 let 
  

• 1 . patro - povrchová větrem podmíněná cirkulace, odehrává se do hloubek cca 1 000 m - typický představitel Golfský proud
  

• 2. patro - střední cirkulace, zde dochází ke zkratům mezi povrchovými a hloubkovým prouděním

• 3. patro -termohalinní výměník, který propojuje atlantickou a tichomořskou cirkulaci a představuje hlavní globální rozvod původně sluneční energie zachycené oceánem.

Antarktická cirkulace

Jeho srdcem je antarktická cirkulace, která vzniká díky systému riftových hřbetů, které stáčejí proudění do velkého oválu, čímž vzniká dojem velkého víru, obepínajícího celou Antarktidu. Z tohoto centra se oddělují dvě větve, které bývají označovány jako Atlantický výměník a Pacifický protivýměník. 

Západní příhon

Západní příhon, nazývaný také jako Antarctic Circumpolar Current (ACC) nebo West Wind Drift, je oceánský proud, který teče ve směru hodinových ručiček od západu na východ kolem Antarktidy. Je největším oceánským proudem. Proud cirkuluje kolem Antarktidy, což udržuje teplé vody ostatních proudů daleko od pobřeží, a umožňuje tak Antarktidě zachovávat si svůj obrovský ledový příkrov. Západní příhon spojuje Atlantik, Pacifik a Indický oceán, a slouží jako hlavní výměník mezi nimi. Proud má celkem tři části - Subantarktickou přední (Subantarctic front - SAF), Polární přední (the Polar front - PF) a Jižní ACC přední (the Southern ACC front - SACC).

Atlantický výměník

Počátek cyklu se nachází v subtropické oblasti jižního Atlantiku - zde dochází k velkému výparu a voda je nahrazována studenou vodou proudící středním patrem směrem od Antarktidy. V rovníkové oblasti se tato voda otepluje, ale díky výparu se zvětšuje její salinita. Proto se noří do hloubek kolem 800 m a putuje Atlantikem dál až k Islandu. V oblasti severního Atlantiku totiž dochází ke ztrátám vody díky západnímu atmosférickému proudění, které směřuje nad Evropu. A právě díky této ztrátě sem směřuje voda od Antarktidy. Teplo odevzdá výměník u Islandu (někteří vědci soudí, že součástí Termohalinního výměníku je také Severoatlantský proud), tím ztěžkne a putuje v hloubce zpět podél dna Atlantiku, až opět narazí na Cirkumantarktické proudění. Oslabení proudu v minulosti vedlo k náhlému snížení teplot v Grónsku.

Mohutnost každého proudu můžeme vyjádřit množstvím vody přenesené za jednotku času, šířkou proudu nebo rychlostí. Ku příkladu Golfský proud (pro nás jeden z nejznámějších proudů), jež významně ovlivňuje podnebí Evropy, přenáší na velkou vzdálenost šedesátkrát více vody než všechny řeky světa tekoucí do oceánu. 

Proudy jako klimatizace

Jednotlivé mořské proudy mají spolu s převládajícími větry zcela zásadní význam pro klima na planetě. Povrchové proudy se v oblasti rovníku ohřívají a nashromážděné teplo nesou do chladnějších oblastí. tam ho pak předávají do ovzduší nad hladinou a vítr a zanáší nad pevninu. Spolu s teplými větry se k pobřeží dostávají i vodní páry, které se z ohřáté mořské vody odpařují, a přinášejí nad pevninu deště. A právě takto ovlivňuje teplý Golfský proud podnebí v Evropě i tím i u nás. V oblastech, kde se naopak z hlubin vynořuji k povrchu studené proudy, je pobřeží ochlazováno a chladný vítr od moře přináší minimum srážek. Tímto způsobem ochlazuje vzestupný Humboltův proud jihozápadní pobřeží Jižní Ameriky.

Nahoru a dolů

Jak už bylo řečeno, mořské proudy se nepohybují jen ve vodorovné rovině, ale i vertikálně - zanořují se do hlubin nebo naopak stoupají vzhůru. Hlavní příčinou tohoto pohybu je proměnlivá teploty vody a obsah soli v ní, tedy její hustota. Teplejší voda je lehčí, má nižší hustotu a stoupá vzhůru nad vrstvy chladné vody, po nichž klouže podobně jako led po hladině. Slanější voda je naopak těžší než voda s nižším obsahem soli, a proto klesá dolů, kde se dál ochlazuje. Voda na povrchu, zejména v rovníkových oblastech, kde je povrchových teplých proudů nejvíce, se však ohřívá a odpařuje.

Výparem se ochlazuje (výpar je výdejem energie, tudíž dochází k ochlazování) a stoupá v ní obsah solí, takže je stále těžší. Jak se z teplých oblastí blíží k severu či jihu, ochlazuje se ještě víc, až nakonec začne svou vahou klesat ke dnu - povrchový proud se zanořuje do hlubin.

Podmořský kolotoč

Mořské proudy se nacházejí v různých hloubkách oceánu - ty nejspodnější neboli hlubinné, obíhají v jakési smyčce celou Zemi. Na rozdíl od těch povrchových jsou velice stálé: jejich hustota a teplota se mění jen pomalu a také se velmi pomalu pohybují. Jejich směr ovlivňuje kromě jiného i členění mořského dna. A protože podmořské oceánské hřbety probíhají většinou severojižním směrem, míří hlubinné proudy na sever a na jih. Jejich začátek (pokud můžeme mluvit o začátku uzavřeného kruhu) můžeme hledat v severním Atlantiku - protože právě tady se prudce ochlazují teplé proudy z jihu a klesají ke dnu. Po dně Atlantského oceánu zamíří zpátky k jihu - až k Antarktidě. Systém podmořských hřbetů udržuje kolem Antarktidy studený proud, který kolem ní krouží jako obrovský vír. Právě do tohoto 'víru' se připojí hlubinný proud ze dna Atlantiku. A protože voda nemůže jen přitékat, musí také odtékat, oddělují se z antarktického proudu dvě hlavní větve - jedna do Tichého oceánu, druhá do Atlantiku. Tady se mísí s teplejšími vodami, dostávají se blíže k povrchu a dál se ohřívají, aby nakonec po obkroužení Země zamířily zpátky Atlantickým oceánem k severu. Vzniká tak uzavřený koloběh, který vědci pojmenovali termohalinní cirkulace (nebo také výměník) - podle slov thermo (=teplo) a halinní (=solný).

Dělení proudů, které máme všichni v podvědomí, je dělení na studené (př. Labradorský, Peruánský...) a teplé (př. Golfský, Kuro-šio...), podle toho, jedná-li se o vody teplejší nebo chladnější než vodní masy, jež tyto proudy obklopují. Toto rozdělení je důležité pro charakteristiku podnebí jednotlivých oblastí světa, protože teplota přenášené vody má na přilehlé regiony určující vliv (pro nás v Evropě je nejdůležitější oteplující účinek Golfského proudu). Dalším důležitým dělením je dělení na hlubinné a povrchové proudy. Hlubinné proudy představují proudění do hloubek několika stovek metrů, hlubinné i povrchové proudy se vzájemně ovlivňují a doplňují (př. hlubinné proudy vyrovnávají úbytky vody způsobené povrchovými proudy). Hlubinné proudy vznikají u Antarktidy a putují po celé zeměkouli (tzv. oceánský termohalinní výměník).

• Enzo, La Nina, El Nino
  

Severoatlantský proud

Tento teplý oceánský proud je někdy považován za součást Golfského proudu (jeho evropskou větev), protože je jeho pokračováním. Golfský proud se se přibližně na 40° s. š. a 30° z. d. rozděluje na dvě větve - Severoatlantský proud a jižní větev, která se obrací k západnímu pobřeží Afriky a pokračuje tu jako Kanárský proud. Severoatlantský proud pokračuje na sever podél pobřeží severozápadní Evropy, kde to značně ovlivňuje místní klima. Zmírňuje v západní Evropě zimy, zvláště na severu. Ty jsou pak teplejší než na jiných místech Země se stejnou zeměpisnou šířkou. Bylo publikováno podezření, že stejně jako na Golfský proud, má i na Severoatlantský proud vliv na globální oteplování, které ho zpomaluje. Severoatlantský proud se na severu rozděluje na Norský a Irmingerův proud.

Golfský proud

Golfský proud a jeho severní větvě - Irmingerův, Norský a Severoatlantský proud - je silný, teplý a poměrně rychlý mořský proud Atlantského oceánu. Vzniká v Mexickém zálivu, díky němuž má i své jméno (gulf = anglicky záliv). Pokračuje Floridským průlivem, sleduje pobřeží Severní Ameriky k ostrovu Newfoundland, kde se odchyluje od pevniny a pak přechází přes Atlantik. Přibližně na 40° s. š. a 30° z. d. se rozděluje na dvě větve: severní proud míří k severní Evropě a jižní se obrací k západnímu pobřeží Afriky. Golfský proud ovlivňuje podnebí východního pobřeží Severní Ameriky od Floridy po Newfoundland a západní pobřeží Evropy. Severní větev Golfského proudu, výše zmíněný Severoatlantský proud, zmírňuje zimy Západní Evropy, převážně ty na severu, jež jsou tak teplejší než na jiných místech Země se stejnou zeměpisnou šířkou. Například v lednu činí rozdíl průměrných teplot mezi pobřežím Norska a severními částmi Kanady přibližně 30°C. Klimatická změna jej nemusí tak ovlivnit, jak se doposud předpokládalo, jelikož je více stabilní. Na Golfský proud má vliv stav atmosféry a proudění v ní. Tato nazývaná severoatlantická oscilace mění rychlost proudu a je s ním i v přímé i nepřímé interakci.

Peruánský proud

Peruánský proud, označovaný také jako Humboldtův proud, je studený mořský proud odbočující ze Západního příhonu severním směrem okolo západních břehů Jižní Ameriky. Tento proud je poměrně pomalý a mělký. Teče až ke 4° jižní zeměpisné šířky, kde se stáčí na západ, obtéká z jihozápadu Galapágy, a mísí se s Jižním rovníkovým proudem. Vody Peruánského proudu jsou již v místě jeho vzniku velmi úživné, přinášejí z Jižního oceánu dostatek minerálních látek (železo, fosfor) a dusíku, planktonu a jsou i prokysličené. Po celou dobu toku okolo pobřeží Chile i Peru, kde je tektonický kontinentální šelf úzký a prudce spadající do hloubky, dochází k míchání spodních vodních vrstev proudu s horními. Toto míšení vody je způsobeno vířením při proudění okolo pevninského svahu, trvale vanoucími větry od jihu a Coriolisovou sílou. Protože horní vrstvy proudu jsou poměrně studené, nic nebrání spodním se zvedat vzhůru a vynášet do povrchových vrstev živiny a do spodních zanášet okysličenou vodu. Peruánský proud je téměř v celé své délce pro mořské živočichy životodárný.

Kuro-šio (Kurošio)

Korušio je teplý mořský proud v severozápadní části Tichého oceánu. Je tichooceánským ekvivalentem Golfského proudu. Vzniká východně od Filipín, kde se odděluje ze Severního rovníkového proudu. Poté teče východně od Taiwanu, k souostroví Rjúkjú a podél jihovýchodního pobřeží japonského ostrova Honšú. Na 45° s. š. se střetává se studeným proudem Ojašio (Kurilským). Odtud pokračuje na východ napříč Tichým oceánem (Severnítichomořský proud) a stáčí se až k Aljašce, kde se mu říká Aljašský (Aleutský) proud.

Další mořské proudy:

• Atlantský oceán -> Antilský (teplý, součást severního rovníkového proudu);
  • Brazilský (teplý, součást jižního rovníkového proudu);
  • Falklandský (studený, součást Západního příhonu);
  • Guayanský (teplý, součást jižního rovníkového proudu);
  • Guinejský (teplý, rovníkový proud);
  • Východogrónský (studený, způsobený odtokem studených polárních vod)

• Indický oceán -> Agulhaský (teplý, součást jižního rovníkového proudu);
  • Leeuwinův (teplý, způsobený odtokem teplých rovníkových vod);
  • Monzunový (teplý, sezónní proud způsobený monzuny);
  • Západoaustralský (studený, součást Západního příhonu)

• Tichý oceán -> Východoaustralský (teplý, součást jižního rovníkového proudu)

• Tichý + Indický + Atlantský oceán -> severní a jižní rovníkový (teplý, způsobený pasátovými větry;
  • Západní příhon (studený)

Konvekční cely

Pro funkčnost celého systému je velmi důležitá i přítomnost konvekčních cel, které je možno si představit jako jakési zdviže, oblasti, kde dochází k vertikálnímu mísení proudů různých pater. Tím zde dochází k homogenizování vodní hmoty. Tyto cely jsou ovšem nestálé, vertikální proudění se může také zcela zastavit, také se prohlubují a změlčují, přičemž tento vývoj trvá desítky let. V severním Atlantiku byly zatím identifikovány 3 oblasti těchto konvekčních cel, a to v Sargasovém, Labradorském a Grónském moři. 

Agulhaský kruh

Při svém proudění překonává výměník několik kritických míst. Příkladem může být právě Agulhaský kruh - oblast silného proudění v jižním Atlantiku a Indickém oceánu. Tento proud za normální situace plyne jako teplý proud z Indického oceánu (zdrojovou oblastí je Mosambický průliv), ovšem vlivem otáčení Země a okolní hydrologické situace mění čtyřikrát až šestkrát za rok svůj směr a otáčí se zpět do Indického oceánu. Tím vznikají obrovské (průměr kolem 300 km) víry, které se pohybují směrem do Atlantiku k pobřeží Jižní Ameriky. Tato pouť jim trvá asi 2 roky a ztratí na ní většinu své vodní hmoty, která potom směřuje na sever.

Velmi pozoruhodná je stavba těchto vírů. V jejich středu a hloubkách do 1 km se nacházejí teplé vody, ve větších hloubkách pak rotují chladnější vody. Takové víry se mohou rozpadat na menší, ale nastává i opačný případ, kdy se menší víry spojují do větší rotující struktury.

vztah mezi teplotou, salinitou a hustou mořské vody 

Salinita je nejvýraznější vlastností mořské vody. Vyjadřuje množství rozpuštěných minerálních látek - solí v mořské vodě. Nejvíce je v mořské vodě zastoupeno chloridů (kolem 88%) a síranů (kolem 11%), dále jsou uhličitany a bromidy. V mořské vodě jsou rozpuštěné i organické látky a téměř všechny chemické prvky. Slanost se udává v promilích ‰. Průměrná slanost je 35 ‰, což znamená, že v 1 kg mořské vody je 35g soli. Největší salinita je v oceánech a mořích kolem 30°severní zeměpisné šířky a 30°jižní zeměpisné šířky - v subtropech, kde je největší výpar a málo srážek. Salinita Rudého moře je až 42‰. Polární oblasti mají salinitu vody nejnižší. Čukotské moře má jen 28‰. 

V rovníkových oblastech je slanost menší, protože je zde dostatek srážek a díky vysoké vlhkosti vzduchu nižší výpar. Na slanost vody má vliv výpar, množství srážek, přítok sladké vody z pevniny, změny teploty vody, mořské proudy a hloubka. Rozdíly v salinitě vody jsou způsobeny i zeměpisnou šířkou a polohou moře. Baltské moře má salinitu kolem 23‰. Okrajová moře mají jinou slanost vody než vnitřní moře. V místech delt velkých řek dochází k promíchávání sladké a slané vody a vzniká brakická voda. Brakická voda má koncentraci solí mezi mořskou a sladkou vodou. Je slanější než sladká voda, ale není tak slaná jako voda mořská. Příkladem brakických vod může být např. Baltské moře, Kaspické moře, Amazonka nebo ústí Temže ve východním Londýně. 

https://slideplayer.com/slide/5899060/

https://vesmir.cz/cz/casopis/archiv-casopisu/1998/cislo-7/dialog-mezi-morem-vetrem.html

https://www.simulace.info/index.php/Ocean_current/cs 

https://www.herber.webz.cz/www_ocean/e-learning/ocean-06.pdf 

Nejnovější články na našem blogu

Přečtěte si, co je nového