Das ENSO-Phänomen

Ekman-Spirale

Nach dem schwedischen Ozeanographen V. Walfrid Ekman (1874-1954) geprägter Ausdruck für die Tiefenabhängigkeit von Wasserbewegungen im Meer, die sich idealerweise in einer vertikalen Spirale äußert.

Wind, der über eine Wasseroberfläche weht, übt eine Schubkraft auf diese in Windrichtung aus. Die Corioliskraft lenkt die Bewegung ab, auf der Nordhalbkugel nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links. An der Oberfläche liegt die Strömungsrichtung 45° zum Wind. Über Reibungkräfte teilen die an der Oberfläche bewegten Wasserteilchen die Schubkraft des Windes auch tieferliegenden Schichten mit. Durch die Reibung verringert sich die Geschwindigkeit, und die Richtung ändert sich stetig mit der Coriolis-Beschleunigung, so dass die Endpunkte der Vektoren eine Spirale beschreiben. Mit fortschreitender Tiefe werden Geschwindigkeit und Reibung vernachlässigbar klein.

Die gesamte unter dem Einfluß von Windschubkraft und Reibung stehende Schicht, deren Dicke je nach Windstärke und geographischer Breite zwischen 40 und 100 m beträgt, wird (vor allem im angelsächsischen Bereich) Ekman-Schicht genannt. An ihrer Unterseite, der Ekman-Tiefe, hat sich die Strömungsrichtung um 180° gedreht, und der Betrag der Strömung hat auf 1/23 des Oberflächenwerts abgenommen. Die durchschnittliche Richtung (auch "Nettotransport" oder "resultierende Gesamtströmung") des Wassertransportes in der Ekman-Schicht wird gemeinhin als Ekman-Transport bezeichnet und ist 90° zur Windrichtung. Wenn also der Wind an der peruanischen Küste nach N weht, dann treibt er das oberflächennahe Wasser nach W in den offenen Pazifik. Entsprechend verursacht ein Ostwind am Äquator in der windgetriebenen oberflächennahen Meeresströmung eine Divergenz weg vom Äquator, hin zu beiden Hemisphären und bewirkt so einen Auftrieb entlang des Äquators.

Die Ekman-Theorie trägt wesentlich zur Erklärung von Auftriebsprozessen bei. Diese sind die hauptsächlichen Ursachen für Kaltwassergebiete im eigentlich subtropischen Bereich an den westlichen Küsten der Kontinente und entlang dem Äquator.