Das ENSO-Phänomen

Ekmanstrom

Unter der Voraussetzung eines Gleichgewichtes von Corioliskraft und interner vertikaler Reibung entwickelt sich unter Einwirkung des Windes der erstmals 1905 vom schwedischen Ozeanographen V.W. Ekman beschriebene Ekmanstrom.
Die zugrundeliegenden Gleichungen haben für die West-Ost- bzw. Süd-Nord-Komponente der Bewegungsgleichung die Form:

Die Lösung dieses Gleichungssystems lautet wie folgt:

Dabei ist V₀ die durch den Wind erzeugte Strömungsgeschwindigkeit direkt an der Meeresoberfläche und D die Ekmantiefe, die Tiefe, ab der der Ekmanstrom zu vernachlässigen ist. Aus dieser Lösung folgt, daß die Strömungsgeschwindigkeit exponentiell mit der Tiefe abnimmt. Die Strömungsrichtung ist auf der Nord- bzw. Süd-Hemisphäre um 45° nach rechts bzw. links von der Windrichtung abgelenkt. Mit zunehmender Tiefe dreht die Strömung weiter nach rechts (links). Man spricht hier auch von der Ekman-Spirale. Drehwinkel und Tiefenzunahme hängen linear zusammen. Sowohl die Geschwindigkeitsabnahme als auch die Änderung des Drehwinkels sind von der geographischen Breite und dem Austauschkoeffizienten abhängig. Der Ekmanstrom erstreckt sich per Definition über die Ekman-Schicht. Wird er über diese Schicht integriert, ergibt sich der sogenannte Ekman-Transport, der 90° nach rechts bzw. links zur Windrichtung gerichtet ist. Der Ekmantransport ist Ursache für diverse ozeanische Auf- und Abtriebsphänomene, z.B. im Bereich von Küsten.