Ozean -
Ocean

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Weltkarte des Fünf-Ozean-Modells mit ungefähren Grenzen
.

Der Ozean bedeckt etwa 70 % der Erde , manchmal auch als "blauer Planet" bezeichnet.

Ozeanographen unterteilen den Ozean basierend auf physikalischen und biologischen Bedingungen in verschiedene vertikale und horizontale Zonen. Die pelagische Zone besteht aus der Wassersäule von der Oberfläche bis zum Meeresboden im gesamten offenen Ozean. Die Wassersäule wird je nach Tiefe und Lichteinfall in andere Zonen eingeteilt. Die photische Zone umfasst Wasser von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von 1 % des Oberflächenlichts (etwa 200 m im offenen Ozean), wo Photosynthese stattfinden kann. Dies macht die photische Zone zur artenreichsten . Die Photosynthese von Pflanzen und mikroskopisch kleinen Algen (frei schwebendes Phytoplankton ) erzeugt organisches Material unter Verwendung von Licht, Wasser, Kohlendioxid und Nährstoffen. Die Photosynthese der Ozeane erzeugt 50 % des Sauerstoffs in der Erdatmosphäre. Diese obere sonnenbeschienene Zone ist der Ursprung der Nahrungsversorgung, die den größten Teil des Meeresökosystems erhält . Licht dringt nur bis zu einer Tiefe von einigen hundert Metern vor; der restliche Ozean darunter ist kalt und dunkel. Der Festlandsockel , wo sich der Ozean dem Festland nähert, ist mit einer Tiefe von einigen hundert Metern oder weniger flacher. Menschliche Aktivitäten haben einen größeren Einfluss auf den Festlandsockel .  

Die Meerestemperaturen hängen von der Menge der Sonnenstrahlung ab, die die Meeresoberfläche erreicht. In den Tropen können die Oberflächentemperaturen auf über 30 °C steigen. In der Nähe der Pole, an denen sich Meereis bildet, beträgt die Temperatur im Gleichgewicht etwa –2 ° C (28 ° F). Die Tiefseewassertemperatur liegt in allen Teilen des Ozeans zwischen –2 ° C (28 ° F) und 5 ° C (41 ° F). Wasser zirkuliert ständig in den Ozeanen und erzeugt Meeresströmungen . Diese gerichteten Bewegungen des Meerwassers werden durch Kräfte erzeugt, die auf das Wasser einwirken, darunter Temperaturunterschiede, atmosphärische Zirkulation (Wind), der Coriolis-Effekt und Unterschiede im Salzgehalt . Gezeitenströmungen entstehen durch Gezeiten , während Oberflächenströmungen durch Wind und Wellen verursacht werden. Zu den wichtigsten Meeresströmungen zählen der Golfstrom , der Kuroshio-Strom , der Agulhas-Strom und der antarktische Zirkumpolarstrom . Zusammengenommen bewegen Strömungen enorme Mengen an Wasser und Wärme rund um den Globus. Diese Zirkulation wirkt sich erheblich auf das globale Klima und die Aufnahme und Umverteilung von Schadstoffen wie Kohlendioxid aus, indem diese Schadstoffe von der Oberfläche in die Tiefsee transportiert werden.

Ozeanwasser enthält große Mengen an gelösten Gasen, darunter Sauerstoff , Kohlendioxid und Stickstoff . Dieser Gasaustausch findet an der Meeresoberfläche statt und die Löslichkeit hängt von der Temperatur und dem Salzgehalt des Wassers ab. Die zunehmende Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre aufgrund der Verbrennung fossiler Brennstoffe führt zu höheren Konzentrationen im Meerwasser, was zu einer Versauerung der Ozeane führt . Der Ozean erbringt für die Gesellschaft wichtige Umweltleistungen , einschließlich der Klimaregulierung. Es bietet auch ein Handels - und Transportmittel sowie Zugang zu Nahrung und anderen Ressourcen . Bekannt als Lebensraum von über 230.000 Arten , kann es weit mehr enthalten – vielleicht über zwei Millionen Arten. Der Ozean ist jedoch zahlreichen Umweltbedrohungen ausgesetzt, darunter Meeresverschmutzung , Überfischung , Ozeanversauerung und andere Auswirkungen des Klimawandels . Besonders gefährdet sind die vom Menschen am stärksten beeinflussten Festlandsockel und

Terminologie

Der Atlantik , eine Komponente des Systems, macht 23 % des „globalen Ozeans“ aus.
Oberflächenansicht des Atlantischen Ozeans

Ozean und Meer

Die ohne Angabe verwendeten Begriffe „der Ozean“ oder „das Meer“ beziehen sich auf den zusammenhängenden Salzwasserkörper, der den größten Teil der Erdoberfläche bedeckt. Es umfasst den Atlantischen , Pazifischen , Indischen , Südlichen und Arktischen Ozean . Als allgemeiner Begriff ist "the ocean" im amerikanischen Englisch meistens austauschbar mit "the sea" , aber nicht im britischen Englisch . Genau genommen ist ein „Meer ein Gewässer (im Allgemeinen ein Teil des Weltozeans), das teilweise oder vollständig von Land umschlossen ist. Das Wort "Meer" kann auch für viele spezifische, viel kleinere Meerwasserkörper verwendet werden, wie z. B. die Nordsee oder das Rote Meer . Es gibt keine scharfe Unterscheidung zwischen Meeren und Ozeanen, obwohl Meere im Allgemeinen kleiner sind und oft teilweise (als Randmeere ) oder ganz (als Binnenmeere ) von Land begrenzt werden.

Weltmeer

Das zeitgenössische Konzept des Weltozeans wurde im frühen 20. Jahrhundert vom russischen Ozeanographen Yuly Shokalsky geprägt , um sich auf den durchgehenden Ozean zu beziehen, der den größten Teil der Erde bedeckt und umgibt. Der globale, miteinander verbundene Salzwasserkörper wird manchmal als Weltozean oder globaler Ozean bezeichnet. Das Konzept eines kontinuierlichen Wasserkörpers mit relativ freiem Austausch zwischen seinen Teilen ist von grundlegender Bedeutung für die Ozeanographie .

Etymologie

, der die Welt umgibt.

Das Konzept von Ōkeanós hat eine indogermanische Verbindung. Das griechische Ōkeanós wurde mit dem vedischen Beinamen ā-śáyāna- verglichen, das auf den Drachen Vṛtra- zurückgeht, der die Kühe / Flüsse eroberte. Im Zusammenhang mit dieser Vorstellung werden die Okeanos auf einigen frühen griechischen Vasen mit einem Drachenschwanz dargestellt.

Geographie

Ozeanische Divisionen

Die großen ozeanischen Abteilungen – unten in absteigender Reihenfolge nach Fläche und Volumen aufgeführt – werden nach den nächstgelegenen Kontinenten , verschiedenen Archipelen und anderen Kriterien benannt. Ozeane sind von Küsten gesäumt, die sich über eine Gesamtlänge von 360.000 Kilometern erstrecken. Sie sind auch mit kleineren, angrenzenden Gewässern wie Meeren , Golfen , Buchten , Buchten und Meerengen verbunden . Meerwasser bedeckt ungefähr 361.000.000 km 2 (139.000.000 Quadratmeilen) und wird üblicherweise wie folgt in fünf Hauptozeane unterteilt:

Ozeane nach Größe
# Ozean Standort Fläche
(km 2 )
Volumen
(km 3 )
Durchschn. Tiefe
(m)
Küstenlinie
(km)
1 Pazifik See Zwischen Asien und Australasien und Amerika
168.723.000

(46,6 %)
669.880.000

(50,1 %)
3.970
135.663

(35,9 %)
2 Atlantischer Ozean Zwischen Amerika und Europa und Afrika
85.133.000

(23,5 %)
310.410.900

(23,3 %)
3.646
111.866

(29,6 %)
3 Indischer Ozean Zwischen Südasien , Afrika und Australien
70.560.000

(19,5 %)
264.000.000

(19,8 %)
3.741
66.526

(17,6 %)
4 Südlicher Ozean Zwischen der Antarktis und dem Pazifischen, Atlantischen und Indischen Ozean Wird
manchmal als Verlängerung dieser drei Ozeane betrachtet.
21.960.000

(6,1 %)
71.800.000

(5,4 %)
3.270
17.968

(4,8 %)
5 arktischer Ozean Zwischen dem nördlichen Nordamerika und Eurasien in der Arktis
Wird manchmal als Randmeer des Atlantiks betrachtet.
15.558.000

(4,3 %)
18.750.000

(1,4 %)
1.205
45.389

(12,0 %)
Gesamt
361.900.000

(100%)
3.688
377.412

(100%)
NB: Volumen- , Flächen- und durchschnittliche Tiefenzahlen beinhalten NOAA ETOPO1-Zahlen für marginales Südchinesisches Meer .
Quellen: Encyclopedia of Earth , International Hydrographic Organization , Regional Oceanography: an Introduction (Tomczak, 2005), Encyclopædia Britannica und die International Telecommunication Union .

Ozeanrücken und Ozeanbecken

Weltweite Verbreitung der mittelozeanischen Rücken ; USGS

Jedes Ozeanbecken hat einen mittelozeanischen Rücken , der eine lange Bergkette unter dem Ozean bildet. Zusammen bilden sie das globale mittelozeanische Rückensystem mit der längsten Bergkette der Welt. Die längste durchgehende Bergkette beträgt 65.000 km (40.000 mi). Diese Unterwasserbergkette ist um ein Vielfaches länger als die längste kontinentale Bergkette – die Anden .

Ozeanographen geben an, dass weniger als 20 % der Ozeane kartiert wurden.

Formation

Der Ursprung der Ozeane der Erde ist unbekannt. Ozeane sollen sich im Hadäischen Zeitalter gebildet haben und möglicherweise die Ursache für die Entstehung des Lebens gewesen sein . Wissenschaftler glauben, dass eine beträchtliche Menge Wasser in dem Material gewesen sein muss, das die Erde gebildet hat. Wassermoleküle wären der Schwerkraft der Erde leichter entkommen, wenn sie während ihrer Entstehung weniger massiv gewesen wäre. Dies wird atmosphärisches Entkommen genannt .

Plattentektonik , postglaziale Erholung und der Anstieg des Meeresspiegels verändern kontinuierlich die Küstenlinie und die Struktur des Weltozeans. Ein globaler Ozean existiert seit Äonen in der einen oder anderen Form auf der Erde.

Physikalische Eigenschaften

Bände

Das Wasservolumen aller Ozeane zusammen beträgt ungefähr 1,335 Milliarden Kubikkilometer (1,335 Sextillionen Liter, 320,3 Millionen Kubikmeilen).

Es wurde geschätzt, dass es auf der Erde 1,386 Milliarden Kubikkilometer (333 Millionen Kubikmeilen) Wasser gibt. Dazu gehören Wasser in gasförmiger, flüssiger und gefrorener Form als Bodenfeuchte, Grundwasser und Permafrost in der Erdkruste (bis 2 km Tiefe); Ozeane und Meere , Seen , Flüsse und Bäche , Feuchtgebiete , Gletscher , Eis- und Schneebedeckung auf der Erdoberfläche; Dampf, Tröpfchen und Kristalle in der Luft; und Teil lebender Pflanzen, Tiere und Einzeller der Biosphäre. Davon entfallen 97,5 % auf Salzwasser und nur 2,5 % auf Süßwasser . 68,9 % dieses Süßwassers liegen in Form von Eis und dauerhafter Schneedecke in der Arktis, der Antarktis und den Berggletschern vor ; 30,8 % liegen in Form von frischem Grundwasser vor; und nur 0,3 % des Süßwassers auf der Erde befinden sich in leicht zugänglichen Seen, Stauseen und Flusssystemen.

Die Gesamtmasse der Hydrosphäre der

Tiefe

Falschfarbenfoto
Karte großer Unterwassermerkmale (1995, NOAA )

Die durchschnittliche Tiefe der Ozeane beträgt etwa 4 km. Genauer gesagt beträgt die durchschnittliche Tiefe 3.688 Meter (12.100 Fuß). Fast die Hälfte der Meeresgewässer der Welt sind über 3.000 Meter tief. „Tiefsee“, also alles unter 200 Metern (660 Fuß), bedeckt etwa 66 % der Erdoberfläche. Diese Zahl beinhaltet keine Meere, die nicht mit dem Weltozean verbunden sind, wie das Kaspische Meer .

Der tiefste Punkt des Ozeans ist der Marianengraben , der sich im Pazifischen Ozean in der Nähe der Nördlichen Marianen befindet . Seine maximale Tiefe wurde auf 10.971 Meter (35.994 Fuß) geschätzt. Das britische Marineschiff Challenger II vermaß den Graben 1951 und nannte den tiefsten Teil des Grabens „ Challenger Deep “. 1960 erreichte die Trieste mit einer Besatzung von zwei Männern erfolgreich den Boden des Grabens.

Farbe

Der größte Teil des Ozeans hat eine blaue Farbe, aber an einigen Stellen ist der Ozean blaugrün, grün oder sogar gelb bis braun. Die blaue Meeresfarbe ist das Ergebnis mehrerer Faktoren. Erstens absorbiert Wasser bevorzugt rotes Licht, was bedeutet, dass blaues Licht zurückbleibt und aus dem Wasser zurückreflektiert wird. Rotes Licht wird am leichtesten absorbiert und erreicht daher keine großen Tiefen, normalerweise weniger als 50 Meter (164 Fuß). Im Vergleich dazu kann blaues Licht bis zu 200 Meter (656 Fuß) durchdringen. Zweitens streuen Wassermoleküle und sehr kleine Partikel im Ozeanwasser bevorzugt blaues Licht mehr als Licht anderer Farben. Blaues Licht, das durch Wasser und winzige Partikel gestreut wird, tritt selbst im klarsten Ozeanwasser auf und ähnelt der blauen Lichtstreuung am Himmel .

Zu den Hauptsubstanzen, die die Farbe des Ozeans beeinflussen, gehören gelöste organische Stoffe , lebendes Phytoplankton mit Chlorophyllpigmenten und nicht lebende Partikel wie Meeresschnee und mineralische Sedimente . Chlorophyll kann durch Satellitenbeobachtungen gemessen werden und dient als Proxy für die Produktivität der Ozeane ( marine Primärproduktivität ) in Oberflächengewässern. In zusammengesetzten Langzeit-Satellitenbildern erscheinen Regionen mit hoher Ozeanproduktivität in gelben und grünen Farben, weil sie mehr (grünes) Phytoplankton enthalten , während Gebiete mit geringer Produktivität in blau erscheinen.

Ozeanische Zonen

Zeichnung mit Unterteilungen nach Tiefe und Entfernung vom Ufer
Die wichtigsten ozeanischen Zonen, basierend auf Tiefe und biophysikalischen Bedingungen

Ozeanographen unterteilen den Ozean in verschiedene vertikale und horizontale Zonen, die durch physikalische und biologische Bedingungen definiert sind. Die pelagische Zone besteht aus der Wassersäule des offenen Ozeans und kann in weitere Regionen unterteilt werden, die nach Lichtreichtum und Tiefe kategorisiert werden.

Gruppiert nach Lichteinfall

  • Die photische Zone umfasst die Ozeane von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von 200 m; Es ist die Region, in der Photosynthese stattfinden kann, und ist daher die artenreichste . Die Photosynthese von Pflanzen und mikroskopisch kleinen Algen (frei schwebendes Phytoplankton ) ermöglicht die Bildung von organischem Material aus chemischen Vorläufern, einschließlich Wasser und Kohlendioxid. Diese organische Substanz kann dann von anderen Lebewesen verzehrt werden. Ein Großteil der in der photischen Zone erzeugten organischen Materie wird dort verbraucht, aber ein Teil sinkt in tiefere Gewässer.
  • Unterhalb der photischen Zone befindet sich die mesopelagische oder Dämmerungszone, in der sehr wenig Licht vorhanden ist. Darunter befindet sich der aphotische tiefe Ozean, in den überhaupt kein Oberflächensonnenlicht eindringt. Leben, das tiefer als die photische Zone existiert, muss entweder auf das Absinken von Material von oben angewiesen sein (siehe Meeresschnee ) oder eine andere Energiequelle finden. Hydrothermalquellen sind eine Energiequelle in der sogenannten aphotischen Zone (Tiefen über 200 m). Der pelagische Teil der photischen Zone wird als epipelagisch bezeichnet .

Gruppiert nach Tiefe und Temperatur

Der pelagische Teil der aphotischen Zone kann je nach Tiefe und Temperatur weiter in vertikale Regionen unterteilt werden:

  • Die benthischen Zonen sind aphotisch und entsprechen den drei tiefsten Zonen der Tiefsee . Die Bathyalzone umfasst den Kontinentalhang bis auf etwa 4.000 Meter (13.000 Fuß). Die Abgrundzone umfasst die Abgrundebenen zwischen 4.000 und 6.000 m. Schließlich entspricht die Hadalzone der hadalpelagischen Zone, die in ozeanischen Gräben vorkommt.

Aufgrund der Eigenschaften des Wassers können klare Grenzen zwischen Meeresoberflächenwasser und Tiefenwasser gezogen werden. Diese Grenzen werden Thermokline (Temperatur), Halokline (Salzgehalt), Chemokline (Chemie) und Pyknokline (Dichte) genannt. Wenn eine Zone mit der Tiefe dramatische Temperaturänderungen erfährt, enthält sie eine Thermokline , eine deutliche Grenze zwischen wärmerem Oberflächenwasser und kälterem Tiefenwasser. Die tropische Thermokline ist typischerweise tiefer als die Thermokline in höheren Breiten. Polare Gewässer , die relativ wenig Sonnenenergie erhalten, sind nicht nach Temperatur geschichtet und haben im Allgemeinen keine Sprungschicht, da Oberflächenwasser in polaren Breiten fast so kalt ist wie Wasser in größeren Tiefen. Unterhalb der Sprungschicht ist das Wasser überall im Ozean sehr kalt und reicht von -1 °C bis 3 °C. Da diese tiefe und kalte Schicht den Großteil des Ozeanwassers enthält, beträgt die Durchschnittstemperatur des Weltozeans 3,9 °C. Wenn eine Zone mit der Tiefe dramatische Änderungen des Salzgehalts erfährt, enthält sie eine Halokline . Wenn eine Zone einen starken vertikalen Chemiegradienten mit Tiefe durchläuft, enthält sie eine Chemokline . Temperatur und Salzgehalt steuern die Dichte des Ozeanwassers, wobei kälteres und salzhaltigeres Wasser dichter ist, und diese Dichte wiederum reguliert die globale Wasserzirkulation im Ozean. Die Halokline fällt oft mit der Thermokline zusammen, und die Kombination erzeugt eine ausgeprägte Pyknokline , eine Grenze zwischen weniger dichtem Oberflächenwasser und dichtem Tiefenwasser.

Gruppiert nach Entfernung vom Land

Die pelagische Zone kann basierend auf der Entfernung zum Land weiter in zwei Unterregionen unterteilt werden: die neritische Zone und die ozeanische Zone . Die neritische Zone umfasst die Wassermassen direkt über den Kontinentalsockeln und damit auch Küstengewässer , während die ozeanische Zone alle vollständig offenen Gewässer umfasst.

Die Küstenzone umfasst den Bereich zwischen Ebbe und Flut und stellt den Übergangsbereich zwischen marinen und terrestrischen Bedingungen dar. Es ist auch als Gezeitenzone bekannt , da es das Gebiet ist, in dem der Gezeitenstand die Bedingungen der Region beeinflusst.

Temperatur

Die Meerestemperaturen hängen von der Menge der Sonnenstrahlung ab, die auf seine Oberfläche fällt. In den Tropen, wenn die Sonne fast über dem Kopf steht, kann die Temperatur der Oberflächenschichten auf über 30 °C (86 °F) ansteigen, während in der Nähe der Pole die Temperatur im Gleichgewicht mit dem Meereis etwa –2 °C (28 °F ) beträgt ). In den Ozeanen findet eine kontinuierliche Wasserzirkulation statt. Warme Oberflächenströmungen kühlen ab, wenn sie sich von den Tropen entfernen, und das Wasser wird dichter und sinkt. Das kalte Wasser bewegt sich als Tiefseeströmung zurück zum Äquator, angetrieben durch Änderungen der Temperatur und Dichte des Wassers, bevor es schließlich wieder an die Oberfläche quillt. Tiefseewasser hat in allen Teilen der Welt eine Temperatur zwischen -2 ° C (28 ° F) und 5 ° C (41 ° F).

Meerwasser mit einem typischen Salzgehalt von 35 ‰ hat einen Gefrierpunkt von etwa –1,8 °C (28,8 °F). Wenn seine Temperatur niedrig genug wird, bilden sich Eiskristalle auf der Oberfläche. Diese zerbrechen in kleine Stücke und verschmelzen zu flachen Scheiben, die eine dicke Suspension bilden, die als Frazil bekannt ist . Bei ruhigen Bedingungen gefriert dies zu einer dünnen flachen Schicht namens Nilas , die dicker wird, wenn sich auf ihrer Unterseite neues Eis bildet. In turbulenteren Meeren verbinden sich Frazil-Kristalle zu flachen Scheiben, die als Pfannkuchen bekannt sind. Diese gleiten untereinander und verschmelzen zu Schollen . Beim Gefrieren werden Salzwasser und Luft zwischen den Eiskristallen eingeschlossen. Nilas kann einen Salzgehalt von 12–15‰ haben, aber wenn das Meereis ein Jahr alt ist, fällt dieser auf 4–6‰.

für über 90 % der Energieakkumulation der Erde verantwortlich . Schätzungen zufolge breitet sich etwa ein Drittel dieser zusätzlichen Wärme in Tiefen unter 700 Metern aus.

Meeresströmungen und globales Klima

Meeresoberflächenströmungen
Weltkarte mit farbigen, gerichteten Linien, die zeigen, wie sich Wasser durch die Ozeane bewegt.  Im Zentralpazifik und im Indischen Ozean steigt kaltes Tiefenwasser auf und erwärmt sich, während warmes Wasser im Nordatlantik nahe Grönland und im Südatlantik nahe der Antarktis absinkt und abkühlt.
Eine Karte der globalen thermohalinen Zirkulation; Blau steht für Tiefwasserströmungen, während Rot für Oberflächenströmungen steht.

Arten von Meeresströmungen

Eine Meeresströmung ist eine kontinuierliche, gerichtete Bewegung von Meerwasser, die durch eine Reihe von Kräften erzeugt wird, die auf das Wasser einwirken, darunter Wind , der Coriolis-Effekt , Temperatur- und Salzgehaltsunterschiede . Meeresströmungen sind hauptsächlich horizontale Wasserbewegungen. Sie haben unterschiedliche Ursprünge, wie Gezeiten für Gezeitenströmungen oder Wind und Wellen für Oberflächenströmungen.

Gezeitenströmungen sind in Phase mit den Gezeiten , daher quasiperiodisch ; verbunden mit dem Einfluss von Mond und Sonne ziehen auf das Meerwasser. Gezeitenströmungen können an bestimmten Stellen verschiedene komplexe Muster bilden, insbesondere in der Nähe von Landzungen . Nicht periodische oder nicht gezeitenbedingte Strömungen entstehen durch die Einwirkung von Winden und Änderungen der Wasserdichte . In Küstenzonen sind die brechenden Wellen so intensiv und die Tiefenmessung so gering, dass Meeresströmungen oft 1 bis 2 Knoten erreichen .

unter der Wirkung einer schnellen Wellenbewegung (die sich in Zeitskalen von einigen Sekunden ändert) zersetzen. Die quasi-permanente Strömung wird durch das Brechen von Wellen beschleunigt und in geringerem Maße durch die Reibung des Windes an der Oberfläche.

Diese Beschleunigung der Strömung erfolgt in Richtung von Wellen und dominantem Wind. Wenn die Meerestiefe zunimmt, ändert die Rotation der Erde dementsprechend die Richtung der Strömungen proportional zur Zunahme der Tiefe, während die Reibung ihre Geschwindigkeit verringert. Ab einer bestimmten Meerestiefe ändert die Strömung ihre Richtung und wird umgekehrt in die entgegengesetzte Richtung gesehen, wobei die Strömungsgeschwindigkeit null wird: bekannt als die Ekman-Spirale . Der Einfluss dieser Strömungen wird hauptsächlich in der Mischschicht der Meeresoberfläche wahrgenommen, oft in einer maximalen Tiefe von 400 bis 800 Metern. Diese Strömungen können sich stark ändern und sind von den Jahreszeiten abhängig . Bei geringerer Mächtigkeit der Mischschicht (10 bis 20 Meter) kann die quasi-permanente Strömung an der Oberfläche im Verhältnis zur Windrichtung eine ganz andere Richtung einnehmen. In diesem Fall wird die Wassersäule oberhalb der Sprungschicht praktisch homogen .

Der Wind, der auf die Meeresoberfläche weht, versetzt das Wasser in Bewegung. Das globale Windmuster (auch atmosphärische Zirkulation genannt ) erzeugt ein globales Muster von Meeresströmungen. Diese werden nicht nur durch den Wind angetrieben, sondern auch durch die Wirkung der Erdumwälzung ( Corioliskraft ). Zu diesen großen Meeresströmungen gehören der Golfstrom , der Kuroshio-Strom , der Agulhas-Strom und der antarktische Zirkumpolarstrom . Der Antarktische Zirkumpolarstrom umkreist die Antarktis und beeinflusst das Klima der Region sowie die Verbindung von Strömungen in mehreren Ozeanen.

Zusammenhang von Strömungen und Klima

Karte des Golfstroms , einer großen Meeresströmung, die Wärme vom Äquator in die nördlichen Breiten transportiert und das Klima in Europa mildert .
Die Lufttemperaturen (Grad C) in New York , San Francisco , Maine und der französischen Riviera zeigen unterschiedliche Einflüsse des Ozeans auf das lokale Klima.

Zusammengenommen bewegen Strömungen enorme Mengen an Wasser und Wärme rund um den Globus und beeinflussen das Klima . Diese windgetriebenen Strömungen sind größtenteils auf die oberen Hundert Meter des Ozeans beschränkt. In größerer Tiefe ist die thermohaline Zirkulation der Motor der Wasserbewegung . Dies wird durch die Abkühlung von Oberflächengewässern in nördlichen und südlichen Polarbreiten angetrieben, wodurch dichtes Wasser entsteht, das auf den Grund des Ozeans absinkt. Dieses kalte und dichte Wasser bewegt sich langsam von den Polen weg , weshalb das Wasser in den tiefsten Schichten des Weltozeans so kalt ist. Diese Zirkulation des Tiefseewassers ist relativ langsam und Wasser am Grund des Ozeans kann für Hunderte oder sogar einige Tausend Jahre von der Meeresoberfläche und der Atmosphäre isoliert sein. Diese Zirkulation hat wichtige Auswirkungen auf das globale Klima und die Aufnahme und Umverteilung von Schadstoffen wie Kohlendioxid, indem diese Schadstoffe von der Oberfläche in die Tiefsee transportiert werden.      

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Ozeane mildern das Klima an Orten, an denen die vorherrschenden Winde vom Ozean her wehen. In ähnlichen Breitengraden wird ein Ort auf der Erde mit mehr Einfluss vom Ozean ein gemäßigteres Klima haben als ein Ort mit mehr Einfluss vom Land. Beispielsweise haben die Städte San Francisco (37,8 N) und New York (40,7 N) unterschiedliche Klimazonen, weil San Francisco mehr Einfluss vom Ozean hat. San Francisco, an der Westküste Nordamerikas, bekommt Winde aus dem Westen über den Pazifischen Ozean , und der Einfluss des Meerwassers führt zu einem gemäßigteren Klima mit einem wärmeren Winter und einem längeren, kühleren Sommer, wobei die wärmsten Temperaturen später auftreten im Jahr. New York, an der Ostküste Nordamerikas, bekommt Winde aus dem Westen über Land, daher hat New York kältere Winter und heißere, frühere Sommer als San Francisco.

Wärmere Meeresströmungen führen langfristig zu wärmeren Klimazonen, selbst in hohen Breiten. In ähnlichen Breitengraden hat ein von warmen Meeresströmungen beeinflusster Ort insgesamt ein wärmeres Klima als ein von kalten Meeresströmungen beeinflusster Ort. Die Französische Riviera (43,5 N) und Rockland, Maine (44,1 N) haben denselben Breitengrad, aber die Französische Riviera wird von warmen Gewässern beeinflusst, die vom Golfstrom ins Mittelmeer transportiert werden, und hat insgesamt ein wärmeres Klima. Maine wird von kaltem Wasser beeinflusst, das vom Labradorstrom nach Süden transportiert wird , was ihm insgesamt ein kälteres Klima verleiht.

Es wird angenommen, dass Änderungen in der thermohalinen Zirkulation erhebliche Auswirkungen auf den Energiehaushalt der Erde haben . Da die thermohaline Zirkulation die Geschwindigkeit bestimmt, mit der Tiefenwasser die Oberfläche erreicht, kann sie auch die atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen erheblich beeinflussen . Der Klimawandel könnte jedoch in Zukunft zu einer Abschaltung der thermohalinen Zirkulation führen . Dies würde wiederum eine Abkühlung im Nordatlantik , Europa und Nordamerika auslösen.

Wellen und Dünung

Bewegung des Wassers, wenn Wellen vorbeiziehen

Die Bewegungen der Meeresoberfläche, die als Wellungen oder Windwellen bekannt sind, sind das teilweise und abwechselnde Heben und Senken der Meeresoberfläche. Die Reihe mechanischer Wellen , die sich entlang der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft ausbreiten, wird als Wellengang bezeichnet – ein Begriff, der beim Segeln , Surfen und in der Navigation verwendet wird . Diese Bewegungen wirken sich tiefgreifend auf Schiffe auf der Meeresoberfläche und auf das Wohlbefinden der Menschen auf diesen Schiffen aus, die unter Seekrankheit leiden könnten .

Wind, der über die Oberfläche eines Gewässers weht, bildet Wellen , die senkrecht zur Windrichtung stehen. Durch die Reibung zwischen Luft und Wasser, die durch eine sanfte Brise auf einem Teich verursacht wird , bilden sich Wellen . Ein starker Schlag über dem Ozean verursacht größere Wellen, da die sich bewegende Luft gegen die erhöhten Wasserkämme drückt. Die Wellen erreichen ihre maximale Höhe, wenn ihre Geschwindigkeit annähernd der Windgeschwindigkeit entspricht. Im offenen Wasser, wenn der Wind kontinuierlich weht, wie es in der südlichen Hemisphäre in den Goldenen Vierzigern der Fall ist, rollen lange, organisierte Wassermassen, die Dünung genannt werden , über den Ozean. Wenn der Wind nachlässt, wird die Wellenbildung reduziert, aber bereits gebildete Wellen bewegen sich in ihrer ursprünglichen Richtung weiter, bis sie auf Land treffen. Die Größe der Wellen hängt von der Fetch , der Entfernung, die der Wind über das Wasser geblasen hat, und der Stärke und Dauer dieses Windes ab. Wenn Wellen auf andere treffen, die aus verschiedenen Richtungen kommen, kann eine Interferenz zwischen den beiden zu gebrochenen, unregelmäßigen Seen führen.

Konstruktive Interferenz kann einzelne (unerwartete) Schurkenwellen verursachen, die viel höher als normal sind. Die meisten Wellen sind weniger als 3 m hoch und es ist nicht ungewöhnlich, dass starke Stürme diese Höhe verdoppeln oder verdreifachen. Schurkenwellen wurden jedoch in Höhen über 25 Metern (82 Fuß) dokumentiert.

Die Spitze einer Welle wird als Kamm bezeichnet, der tiefste Punkt zwischen Wellen ist das Tal und der Abstand zwischen den Kämmen ist die Wellenlänge. Die Welle wird vom Wind über die Meeresoberfläche geschoben, was aber eine Energieübertragung und keine horizontale Wasserbewegung darstellt. Wenn sich Wellen dem Land nähern und in seichtes Wasser vordringen , ändern sie ihr Verhalten. Wenn Sie sich in einem Winkel nähern, können sich Wellen biegen ( Refraktion ) oder um Felsen und Landzungen wickeln ( Beugung ). Wenn die Welle einen Punkt erreicht, an dem ihre tiefsten Schwingungen des Wassers den Meeresboden berühren , beginnen sie sich zu verlangsamen. Dies zieht die Kämme näher zusammen und erhöht die Höhe der Wellen , was als Wellenschwarm bezeichnet wird . Wenn das Verhältnis der Wellenhöhe zur Wassertiefe eine bestimmte Grenze überschreitet, " bricht " sie und stürzt in eine Masse aus schäumendem Wasser. Dieser stürzt in einer Schicht den Strand hinauf, bevor er sich unter dem Einfluss der Schwerkraft ins Meer zurückzieht.

Erdbeben , Vulkanausbrüche oder andere größere geologische Störungen können Wellen auslösen, die in Küstengebieten zu

Gezeiten

Ebbe und Flut in der Bay of Fundy, Kanada.

Gezeiten sind der regelmäßige Anstieg und Abfall des Wasserspiegels, den Ozeane als Reaktion auf die Gravitationseinflüsse von Mond und Sonne und die Auswirkungen der Erdrotation erfahren. Während jedes Gezeitenzyklus steigt das Wasser an einem beliebigen Ort auf eine maximale Höhe, die als "Flut" bekannt ist, bevor es wieder auf das minimale "Ebbe"-Niveau absinkt. Wenn das Wasser zurückgeht, legt es immer mehr Küstenvorland frei , auch bekannt als Gezeitenzone. Der Höhenunterschied zwischen Flut und Ebbe wird Tidenhub oder Tidenamplitude genannt.

Im offenen Ozean betragen die Tidenhubs weniger als 1 Meter, aber in Küstengebieten erhöhen sich diese Tidenhubs in einigen Gebieten auf mehr als 10 Meter. Einige der größten Gezeitenbereiche der Welt treten in der Bay of Fundy und der Ungava Bay in Kanada auf und erreichen bis zu 16 Meter. Andere Orte mit rekordhohen Tidenhubs sind der Bristolkanal zwischen England und Wales, Cook Inlet in Alaska und der Río Gallegos in Argentinien.

An den meisten Orten treten täglich zwei Fluten auf, die in Abständen von etwa 12 Stunden und 25 Minuten auftreten. Dies ist die Hälfte der 24 Stunden und 50 Minuten, die die Erde benötigt, um eine vollständige Umdrehung zu machen und den Mond in seine vorherige Position relativ zu einem Beobachter zurückzubringen. Die Gezeitenkraft oder Gezeitenhebekraft nimmt mit zunehmender Entfernung schnell ab, sodass der Mond einen mehr als doppelt so großen Einfluss auf die Gezeiten hat wie die Sonne. Wenn Sonne, Mond und Erde alle ausgerichtet sind (Vollmond und Neumond), führt der kombinierte Effekt zu den hohen "Springfluten". Eine Sturmflut kann auftreten, wenn starke Winde Wasser in einem seichten Bereich gegen die Küste stauen und dies in Verbindung mit einem Niederdrucksystem die Meeresoberfläche bei Flut dramatisch anheben kann.

Wasserkreislauf, Wetter und Niederschlag

Der Ozean ist ein wichtiger Motor des Wasserkreislaufs der Erde .

Ozeanwasser stellt das größte Gewässer innerhalb des globalen Wasserkreislaufs dar (Ozeane enthalten 97 % des Wassers der Erde ). Durch die Verdunstung des Ozeans gelangt Wasser in die Atmosphäre, um später wieder auf Land und Ozean zu regnen. Ozeane haben einen erheblichen Einfluss auf die Biosphäre . Es wird angenommen, dass der Ozean als Ganzes ungefähr 90 % der Biosphäre der Erde bedeckt . Die ozeanische Verdunstung als Phase des Wasserkreislaufs ist die Quelle der meisten Niederschläge (etwa 90 %). Meerestemperaturen beeinflussen Klima- und Windmuster , die das Leben an Land beeinflussen. Eine der dramatischsten Wetterformen tritt über den Ozeanen auf: tropische Wirbelstürme (auch „Taifune“ und „Hurrikane“ genannt, je nachdem, wo sich das System bildet).

Da der Weltozean der Hauptbestandteil der Hydrosphäre der Erde ist , ist er integraler Bestandteil des Lebens auf der Erde, ist Teil des Kohlenstoffkreislaufs und des Wasserkreislaufs und beeinflusst als riesiger Wärmespeicher Klima und Wettermuster.

Chemische Zusammensetzung des Meerwassers

Salzgehalt

Jährlicher mittlerer Salzgehalt der Meeresoberfläche in praktischen Salinitätseinheiten (psu) aus dem Weltozeanatlas.

Der Salzgehalt ist ein Maß für die Gesamtmenge an gelösten Salzen im Meerwasser . Sie wurde ursprünglich über die Messung des Chloridgehalts im Meerwasser gemessen und daher als Chlorinität bezeichnet. Sie wird jetzt routinemäßig durch Messen der elektrischen Leitfähigkeit der Wasserprobe gemessen. Der Salzgehalt kann anhand des Chlorgehalts berechnet werden, der ein Maß für die Gesamtmasse der Halogenionen (einschließlich Fluor, Chlor, Brom und Jod) im Meerwasser ist. Nach internationaler Vereinbarung wird die folgende Formel zur Bestimmung des Salzgehalts verwendet:

Salzgehalt (in ‰) = 1,80655 × Chlorgehalt (in ‰)

Der durchschnittliche Chlorgehalt des Meerwassers beträgt etwa 19,2 ‰, und somit beträgt der durchschnittliche Salzgehalt etwa 34,7 ‰.

Der Salzgehalt hat einen großen Einfluss auf die Dichte des Meerwassers. Eine Zone, in der der Salzgehalt mit der Tiefe schnell zunimmt, wird Halokline genannt . Die Temperatur der maximalen Dichte des Meerwassers nimmt mit steigendem Salzgehalt ab. Die Gefriertemperatur von Wasser nimmt mit dem Salzgehalt ab, und die Siedetemperatur von Wasser steigt mit dem Salzgehalt. Typisches Meerwasser gefriert bei etwa −2 °C bei atmosphärischem Druck .

Der Salzgehalt ist in den Ozeanen der Erde höher, wo es mehr Verdunstung gibt, und niedriger, wo es mehr Niederschläge gibt . Wenn die Niederschläge die Verdunstung übersteigen, wie es in polaren und einigen gemäßigten Regionen der Fall ist , wird der Salzgehalt geringer sein. Wenn die Verdunstung den Niederschlag übersteigt, wie es manchmal in tropischen Regionen der Fall ist , wird der Salzgehalt höher sein. Zum Beispiel ist die Verdunstung größer als der Niederschlag im Mittelmeer , das einen durchschnittlichen Salzgehalt von 38‰ hat, mehr Salzgehalt als der globale Durchschnitt von 34,7‰. Daher haben ozeanische Gewässer in Polarregionen einen geringeren Salzgehalt als ozeanische Gewässer in tropischen Regionen. Wenn sich jedoch Meereis in hohen Breiten bildet, wird Salz von dem sich bildenden Eis ausgeschlossen, was den Salzgehalt im restlichen Meerwasser in Polarregionen wie dem Arktischen Ozean erhöhen kann .

Beobachtungen des Salzgehalts der Meeresoberfläche zwischen 1950 und 2019 zeigen, dass es praktisch sicher ist, dass Regionen mit hohem Salzgehalt und Verdunstung salzhaltiger geworden sind, während Regionen mit niedrigem Salzgehalt und mehr Niederschlag frischer geworden sind. Es ist sehr wahrscheinlich, dass sich der Pazifik und der Südliche Ozean erfrischt haben, während der Atlantik salzhaltiger geworden ist.

Allgemeine Eigenschaften von Meeresoberflächengewässern

Die Gewässer in verschiedenen Regionen des Ozeans haben ganz unterschiedliche Temperatur- und Salzgehaltseigenschaften. Dies liegt an Unterschieden in der lokalen Wasserbilanz ( Niederschlag vs. Verdunstung ) und den „sea to air“ Temperaturgradienten . Diese Eigenschaften können je nach Meeresregion stark variieren. Die folgende Tabelle veranschaulicht die Art von Werten, die normalerweise angetroffen werden.

Allgemeine Merkmale der Meeresoberflächengewässer nach Regionen
Charakteristisch Polarregionen Gemäßigte Regionen Tropische Regionen
Niederschlag vs. Verdunstung Niederschlag > Evap Niederschlag > Evap Evap > Niederschlag
Meeresoberflächentemperatur im Winter -2 ° C 5 bis 20 °C 20 bis 25 °C
Durchschnittlicher Salzgehalt 28‰ bis 32‰ 35‰ 35‰ bis 37‰
Jährliche Veränderung der Lufttemperatur ≤ 40 °C 10 Grad < 5 °C
Jährliche Veränderung der Wassertemperatur < 5 °C 10 Grad < 5 °C

Gelöste Gase

Sauerstoffkonzentration an der Meeresoberfläche in Mol pro Kubikmeter aus dem World Ocean Atlas.

Ozeanwasser enthält große Mengen an gelösten Gasen, darunter Sauerstoff , Kohlendioxid und Stickstoff . Diese lösen sich durch Gasaustausch an der Meeresoberfläche im Meerwasser auf, wobei die Löslichkeit dieser Gase von der Temperatur und dem Salzgehalt des Wassers abhängt. Die vier am häufigsten vorkommenden Gase in der Erdatmosphäre und den Ozeanen sind Stickstoff, Sauerstoff, Argon und Kohlendioxid. Im Ozean sind die am häufigsten im Meerwasser gelösten Gase Kohlendioxid (einschließlich Bikarbonat- und Karbonationen, durchschnittlich 14 ml/l), Stickstoff (9 ml/l) und Sauerstoff (5 ml/l) im Gleichgewicht bei 24 °C (75 °F) Alle Gase sind in kälterem Wasser leichter löslich als in wärmerem Wasser. Wenn zum Beispiel Salzgehalt und Druck konstant gehalten werden, verdoppelt sich die Sauerstoffkonzentration im Wasser fast, wenn die Temperatur von 30 °C (86 °F) an einem warmen Sommertag auf 0 °C (32 °F) unter dem Gefrierpunkt fällt. In ähnlicher Weise sind Kohlendioxid- und Stickstoffgase bei kälteren Temperaturen besser löslich , und ihre Löslichkeit ändert sich mit der Temperatur unterschiedlich schnell.

Sauerstoff- und Kohlenstoffkreislauf

Diagramm des ozeanischen Kohlenstoffkreislaufs, das die relative Größe der Vorräte (Speicherung) und Flüsse zeigt.

Der Prozess der Photosynthese im Oberflächenozean setzt Sauerstoff frei und verbraucht Kohlendioxid. Diese Photosynthese im Ozean wird von Phytoplankton , mikroskopisch kleinen frei schwebenden Algen, dominiert. Nachdem die Pflanzen gewachsen sind, verbraucht die bakterielle Zersetzung der durch Photosynthese im Ozean gebildeten organischen Substanz Sauerstoff und setzt Kohlendioxid frei. Das Absinken und die bakterielle Zersetzung einiger organischer Stoffe im Tiefseewasser in Tiefen, in denen das Wasser keinen Kontakt zur Atmosphäre hat, führt zu einer Verringerung der Sauerstoffkonzentration und einem Anstieg von Kohlendioxid, Karbonat und Bikarbonat . Dieser Kreislauf von Kohlendioxid in den Ozeanen ist ein wichtiger Bestandteil des globalen Kohlenstoffkreislaufs . Die steigenden Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre aufgrund der Verbrennung fossiler Brennstoffe führen zu höheren Konzentrationen im Ozeanwasser und zur Versauerung der Ozeane . Das Auflösen von atmosphärischem Kohlendioxid reagiert mit Bikarbonat- und Karbonationen im Meerwasser, um das chemische Gleichgewicht des Wassers zu verschieben und es saurer zu machen. Die Ozeane stellen eine große Senke für Kohlendioxid dar, das durch Photosynthese und Auflösung aus der Atmosphäre aufgenommen wird. Zunehmende Aufmerksamkeit richtet sich auch auf die Kohlendioxidaufnahme in küstennahen Meereslebensräumen wie Mangroven und Salzwiesen , ein Prozess, der manchmal als „ blauer Kohlenstoff “ bezeichnet wird. Diese Ökosysteme stehen im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit, weil sie sowohl starke Kohlenstoffsenken als auch ökologisch wichtige Lebensräume sind, die erheblich durch menschliche Aktivitäten und Umweltzerstörung bedroht sind .

Da Tiefseewasser rund um den Globus zirkuliert, enthält es nach und nach weniger Sauerstoff und nach und nach mehr Kohlendioxid, je mehr Zeit von der Luft an der Oberfläche entfernt ist. Diese allmähliche Abnahme der Sauerstoffkonzentration geschieht, da sinkende organische Stoffe während der Zeit, in der das Wasser keinen Kontakt mit der Atmosphäre hat, kontinuierlich zersetzt werden. Die meisten tiefen Gewässer des Ozeans enthalten immer noch relativ hohe Sauerstoffkonzentrationen, die ausreichen, damit die meisten Tiere überleben können. Einige Ozeangebiete haben jedoch aufgrund der langen Isolationsperioden des Wassers von der Atmosphäre einen sehr niedrigen Sauerstoffgehalt. Diese sauerstoffarmen Gebiete, sogenannte Sauerstoffminimumzonen oder hypoxische Gewässer, könnten durch den Klimawandel noch verschlimmert werden .

Verweilzeiten chemischer Elemente und Ionen

Die Aufenthaltszeit von Elementen im Ozean hängt von der Zufuhr durch Prozesse wie Gesteinsverwitterung und Flüsse im Vergleich zur Entfernung durch Prozesse wie Verdunstung und Sedimentation ab .

Das Meerwasser enthält viele chemische Elemente als gelöste Ionen. In Ozeanwasser gelöste Elemente haben einen weiten Konzentrationsbereich. Einige Elemente haben sehr hohe Konzentrationen von mehreren Gramm pro Liter, wie Natrium und Chlorid , die zusammen den Großteil der Ozeansalze ausmachen. Andere Elemente wie Eisen sind in winzigen Konzentrationen von nur wenigen Nanogramm (10 −9 Gramm) pro Liter vorhanden.

Die Konzentration jedes Elements hängt von seiner Zufuhrrate zum Ozean und seiner Entfernungsrate ab. Elemente gelangen aus Flüssen, der Atmosphäre und hydrothermalen Quellen in den Ozean . Elemente werden aus dem Meerwasser entfernt, indem sie absinken und in Sedimenten begraben werden oder im Fall von Wasser und einigen Gasen in die Atmosphäre verdunsten . Ozeanographen berücksichtigen das Gleichgewicht zwischen Eintrag und Entfernung, indem sie die Verweilzeit eines Elements abschätzen. Die Verweilzeit ist die durchschnittliche Zeit, die das Element im Ozean gelöst verbringen würde, bevor es entfernt wird. Sehr häufig vorkommende Elemente im Meerwasser wie Natrium haben hohe Eintragsraten, was auf ein hohes Vorkommen in Gesteinen und eine relativ schnelle Gesteinsverwitterung zurückzuführen ist, verbunden mit einer sehr langsamen Entfernung aus dem Ozean, da Natriumionen ziemlich unreaktiv und sehr löslich sind. Im Gegensatz dazu sind andere Elemente wie Eisen und Aluminium in Gestein reichlich vorhanden, aber sehr unlöslich, was bedeutet, dass die Einträge in den Ozean gering sind und der Abbau schnell erfolgt. Diese Zyklen stellen einen Teil des großen globalen Kreislaufs der Elemente dar, der seit der Entstehung der Erde stattgefunden hat. Die Verweilzeiten der sehr häufig vorkommenden Elemente im Ozean werden auf Millionen von Jahren geschätzt, während die Verweilzeiten für hochreaktive und unlösliche Elemente nur Hunderte von Jahren betragen.

Verweilzeiten von Elementen und Ionen
Chemisches Element oder Ion Verweildauer (Jahre)
Chlorid (Cl ) 100.000.000
Natrium (Na + ) 68.000.000
Magnesium (Mg2 + ) 13.000.000
Kalium (K + ) 12.000.000
Sulfat (SO 4 2− ) 11.000.000
Kalzium (Ca 2+ ) 1.000.000
Carbonat (CO 3 2− ) 110.000
Silizium (Si) 20.000
Wasser (H 2 O) 4.100
Mangan (Mn) 1.300
Aluminium (Al) 600
Eisen (Fe) 200

Nährstoffe

Einige wenige Elemente wie Stickstoff , Phosphor , Eisen und Kalium sind lebensnotwendig, Hauptbestandteile biologischen Materials und werden allgemein als „ Nährstoffe “ bezeichnet. Nitrat und Phosphat haben Verweilzeiten im Ozean von 10.000 bzw. 69.000 Jahren, während Kalium mit einer Verweilzeit von 12 Millionen Jahren ein viel häufiger vorkommendes Ion im Ozean ist. Aufgrund des biologischen Kreislaufs dieser Elemente stellt dies einen kontinuierlichen Entnahmeprozess aus der Wassersäule des Ozeans dar, da abbauendes organisches Material als Sediment auf den Meeresboden sinkt . Phosphat aus intensiver Landwirtschaft und ungeklärten Abwässern wird über Abflüsse in Flüsse und Küstenzonen in den Ozean transportiert, wo es verstoffwechselt wird. Schließlich sinkt es auf den Meeresboden und steht den Menschen nicht mehr als kommerzielle Ressource zur Verfügung. Die Produktion von Rohphosphat , einem wesentlichen Bestandteil von anorganischem Dünger , ist ein langsamer geologischer Prozess, der in einigen der Ozeansedimente der Welt stattfindet, wodurch abbaubarer Sedimentapatit ( Phosphat) tatsächlich zu einer nicht erneuerbaren Ressource wird (siehe Peak-Phosphor ). Dieser kontinuierliche Nettoverlust durch Ablagerungen von nicht erneuerbarem Phosphat durch menschliche Aktivitäten könnte in Zukunft zu einem Ressourcenproblem für die Düngemittelproduktion und die Ernährungssicherheit werden .

Leben im Meer

Das Leben im Ozean entwickelte sich 3 Milliarden Jahre vor dem Leben an Land. Sowohl die Tiefe als auch die Entfernung vom Ufer haben einen starken Einfluss auf die Biodiversität der Pflanzen und Tiere, die in jeder Region vorkommen. Die Vielfalt des Lebens im Ozean ist immens, einschließlich:

Killerwale (Orcas) sind gut sichtbare Meeresräuber , die viele große Arten jagen. Aber die meisten biologischen Aktivitäten im Ozean finden mit mikroskopisch kleinen Meeresorganismen statt , die einzeln mit bloßem Auge nicht gesehen werden können, wie Meeresbakterien und Phytoplankton .

Meereslebewesen , Meereslebewesen oder Ozeanleben sind Pflanzen , Tiere und andere Organismen , die im Salzwasser des Meeres oder Ozeans oder im Brackwasser von Küstenmündungen leben . Auf einer grundlegenden Ebene beeinflusst das Leben im Meer die Natur des Planeten. Meeresorganismen, meist Mikroorganismen , produzieren Sauerstoff und binden Kohlenstoff . Meereslebewesen gestalten und schützen zum Teil Küstenlinien, und einige Meeresorganismen tragen sogar dazu bei, neues Land zu schaffen (z . B. Korallen , die Riffe bauen ). Die meisten Lebensformen haben sich ursprünglich in marinen Lebensräumen entwickelt . Ozeane machen volumenmäßig etwa 90 % des Lebensraums auf dem Planeten aus. Die frühesten Wirbeltiere tauchten in Form von Fischen auf, die ausschließlich im Wasser leben. Einige von ihnen entwickelten sich zu Amphibien , die Teile ihres Lebens im Wasser und Teile an Land verbringen. Eine Gruppe von Amphibien entwickelte sich zu Reptilien und Säugetieren, und einige Untergruppen kehrten als Seeschlangen , Meeresschildkröten , Robben , Seekühe und Wale in den Ozean zurück . Pflanzenformen wie Kelp und andere Algen wachsen im Wasser und sind die Grundlage für einige Unterwasserökosysteme. Plankton bildet die allgemeine Grundlage der Nahrungskette der Ozeane , insbesondere Phytoplankton , das wichtige Primärproduzenten sind .

Mehr als 200.000 Meeresarten wurden dokumentiert, und vielleicht zwei Millionen Meeresarten müssen noch dokumentiert werden. Meeresarten reichen von mikroskopisch kleinen Arten wie Phytoplankton , das bis zu 0,02 Mikrometer klein sein kann , bis zu riesigen Walen wie dem Blauwal – dem größten bekannten Tier mit einer Länge von 33 m (108 Fuß). Meeresmikroorganismen, einschließlich Protisten und Bakterien und deren assoziierter Viren , wurden unterschiedlich geschätzt, dass sie etwa 70 % oder etwa 90 % der gesamten Meeresbiomasse ausmachen . Meereslebewesen werden sowohl in der Meeresbiologie als auch in der biologischen Ozeanographie wissenschaftlich untersucht . Der Begriff Marine kommt vom lateinischen mare und bedeutet „Meer“ oder „Ozean“.
Korallenriffe bieten Meereslebensräume für Röhrenschwämme, die wiederum zu Meereslebensräumen für Fische werden
Meereslebensräume sind Lebensräume , die Meereslebewesen unterstützen . Das Meeresleben hängt in gewisser Weise vom Salzwasser im Meer ab (der Begriff Marine kommt vom lateinischen mare und bedeutet Meer oder Ozean). Ein Lebensraum ist ein ökologisches oder ökologisches Gebiet, das von einer oder mehreren lebenden Arten bewohnt wird . Die Meeresumwelt unterstützt viele Arten dieser Lebensräume. Meereslebensräume können in Küstenlebensräume und Lebensräume im offenen Ozean unterteilt werden . Küstenlebensräume befinden sich in dem Gebiet, das sich von der Höhe der Flut an der Küstenlinie bis zum Rand des Festlandsockels erstreckt . Die meisten Meereslebewesen kommen in Küstenlebensräumen vor, obwohl das Schelfgebiet nur sieben Prozent der gesamten Meeresfläche einnimmt. Lebensräume im offenen Ozean befinden sich in der Tiefsee jenseits des Randes des Festlandsockels.
Korallenriffe bilden komplexe Meeresökosysteme mit enormer Artenvielfalt

Menschliche Nutzung der Ozeane

Der Ozean war im Laufe der Geschichte mit menschlichen Aktivitäten verbunden. Diese Aktivitäten dienen einer Vielzahl von Zwecken, darunter Navigation und Erkundung , Seekrieg , Reisen, Schifffahrt und Handel , Nahrungsmittelproduktion (z. B. Fischen , Walfang , Algenzucht , Aquakultur ), Freizeit ( Kreuzfahrten , Segeln , Sportbootfischen , Sporttauchen ) . , Stromerzeugung (siehe Meeresenergie und Offshore-Windkraft ), Rohstoffindustrie ( Offshore-Bohrungen und Tiefseebergbau ), Süßwassergewinnung durch Entsalzung .

verladen . Die Containerisierung hat die Effizienz erheblich gesteigert und die Kosten für den Warentransport auf dem Seeweg gesenkt und war ein wichtiger Faktor, der Mitte bis Ende des 20. Jahrhunderts zum Anstieg der

Ozeane sind auch die Hauptversorgungsquelle für die Fischereiindustrie . Einige der wichtigsten Ernten sind Garnelen , Fisch , Krabben und Hummer . Die weltweit größte kommerzielle Fischerei betrifft Sardellen , Alaska-Seelachs und Thunfisch . In einem Bericht der FAO aus dem Jahr 2020 heißt es, dass „im Jahr 2017 34 Prozent der Fischbestände der weltweiten Meeresfischerei als überfischt eingestuft wurden “. Fisch und andere Fischereiprodukte aus Wildfischerei und Aquakultur gehören zu den am häufigsten konsumierten Proteinquellen und anderen essentiellen Nährstoffen. Daten aus dem Jahr 2017 zeigten, dass „der Verzehr von Fisch 17 Prozent der Aufnahme tierischer Proteine ​​durch die Weltbevölkerung ausmachte“. Um diesen Bedarf zu decken, haben die Küstenländer Meeresressourcen in ihrer ausschließlichen Wirtschaftszone ausgebeutet , obwohl sich Fischereifahrzeuge zunehmend weiter hinauswagen, um Bestände in internationalen Gewässern zu befischen.

das Öl oder Gas und speichern es für den Transport an Land.

„Freiheit der Meere“ ist ein Grundsatz des Völkerrechts aus dem 17. Jahrhundert. Es betont die Freiheit, auf den Ozeanen zu navigieren, und missbilligt Kriege, die in internationalen Gewässern geführt werden . Heute ist dieses Konzept im Seerechtsübereinkommen der Vereinten Nationen (UNCLOS) verankert.

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Bedrohungen

Globale kumulative menschliche Auswirkungen auf den Ozean

Menschliche Aktivitäten beeinträchtigen Meereslebewesen und Meereslebensräume durch viele negative Einflüsse, wie Meeresverschmutzung (einschließlich Meeresmüll und Mikroplastik) , Überfischung , Ozeanversauerung und andere Auswirkungen des Klimawandels auf Ozeane .

Meeresverschmutzung

. Die Arten der Meeresverschmutzung können in Verschmutzung durch Meeresmüll , Plastikverschmutzung , einschließlich Mikroplastik , Ozeanversauerung , Nährstoffverschmutzung , Toxine und Unterwasserlärm gruppiert werden. Die Plastikverschmutzung im Meer ist eine Form der Meeresverschmutzung durch Plastik , deren Größe von großen Originalmaterialien wie Flaschen und Tüten bis hin zu Mikroplastik reicht , das aus der Fragmentierung von Plastikmaterial entsteht. Meeresmüll ist hauptsächlich weggeworfener menschlicher Müll, der auf dem Ozean schwimmt oder im Ozean schwebt. Plastikverschmutzung ist schädlich für Meereslebewesen .

Plastikverschmutzung

Meeresverschmutzung durch Plastik (oder Plastikverschmutzung im Meer) ist eine Form der Meeresverschmutzung durch Plastik , deren Größe von großen Originalmaterialien wie Flaschen und Tüten bis hin zu Mikroplastik reicht , das aus der Fragmentierung von Plastikmaterial entsteht. Meeresmüll ist hauptsächlich weggeworfener menschlicher Müll, der auf dem Ozean schwimmt oder im Ozean schwebt. Achtzig Prozent des Meeresmülls besteht aus Plastik . Mikroplastik und Nanoplastik entstehen durch den Abbau oder Photoabbau von Plastikmüll in Oberflächengewässern, Flüssen oder Ozeanen. Kürzlich haben Wissenschaftler Nanoplastik in starkem Schneefall entdeckt, genauer gesagt etwa 3000 Tonnen, die die Schweiz jährlich bedecken. Es wird geschätzt, dass sich Ende 2013 weltweit 86 Millionen Tonnen Plastikmüll im Meer befinden, wenn man davon ausgeht, dass 1,4 % des von 1950 bis 2013 weltweit produzierten Plastiks in die Ozeane gelangt sind und sich dort angesammelt haben. Es wird geschätzt, dass jährlich 19–23 Millionen Tonnen Plastik in aquatische Ökosysteme gelangen. Die Ozeankonferenz der Vereinten Nationen von 2017 schätzte, dass die Ozeane bis zum Jahr 2050 mehr Gewicht an Kunststoffen als Fisch enthalten könnten.

Ozeane werden durch Kunststoffpartikel verschmutzt, die in ihrer Größe von großen Originalmaterialien wie Flaschen und Tüten bis hin zu Mikroplastik reichen, das aus der Fragmentierung von Kunststoffmaterial entsteht. Dieses Material wird nur sehr langsam abgebaut oder aus dem Ozean entfernt, so dass Plastikpartikel jetzt im gesamten Oberflächenozean weit verbreitet sind und bekanntermaßen schädliche Auswirkungen auf das Leben im Meer haben. Weggeworfene Plastiktüten, Sixpack-Ringe, Zigarettenstummel und andere Arten von Plastikmüll, die im Meer landen, stellen eine Gefahr für Wildtiere und Fischerei dar. Das Leben im Wasser kann durch Verfangen, Ersticken und Verschlucken bedroht werden. Fischernetze, die normalerweise aus Kunststoff bestehen, können von Fischern im Meer zurückgelassen werden oder verloren gehen. Bekannt als Geisternetze , verwickeln diese Fische, Delfine , Meeresschildkröten , Haie , Dugongs , Krokodile , Seevögel , Krabben und andere Kreaturen, schränken die Bewegung ein, verursachen Hunger, Schnittwunden, Infektionen und bei denen, die an die Oberfläche zurückkehren müssen einatmen, ersticken. Es gibt verschiedene Arten von Meereskunststoffen, die Meereslebewesen Probleme bereiten. Flaschenverschlüsse wurden im Magen von Schildkröten und Seevögeln gefunden, die an der Verstopfung ihrer Atemwege und des Verdauungstrakts gestorben sind . Geisternetze sind auch eine problematische Art von Meeresplastik, da sie Meereslebewesen in einem Prozess, der als „Geisterfischen“ bekannt ist, kontinuierlich einfangen können.

Überfischung

Klimawandel

bei, führen aber zur Versauerung der Ozeane.

Zu den physikalischen Auswirkungen des Klimawandels auf die Ozeane zählen der Anstieg des Meeresspiegels, der insbesondere Küstengebiete , Meeresströmungen , das Wetter und den Meeresboden betreffen wird . Zu den chemischen Effekten gehören die Versauerung der Ozeane und die Verringerung des Sauerstoffgehalts . Darüber hinaus wird es Auswirkungen auf Meereslebewesen geben . Der Konsens vieler Studien über Aufzeichnungen von Küstengezeitenpegeln ist, dass der Meeresspiegel im letzten Jahrhundert weltweit mit einer durchschnittlichen Rate von 1–2 mm/Jahr gestiegen ist, was einen Nettowärmefluss in die Landoberfläche und die Ozeane widerspiegelt. Die Rate, mit der die Ozeanversauerung auftritt, kann durch die Erwärmungsrate der Ozeane beeinflusst werden, da die chemischen Gleichgewichte, die den pH-Wert des Meerwassers bestimmen, temperaturabhängig sind. Der Anstieg der Wassertemperatur wird auch verheerende Auswirkungen auf verschiedene ozeanische Ökosysteme wie Korallenriffe haben . Der direkte Effekt ist das Korallenbleichen dieser Riffe, die in einem engen Temperaturbereich leben, sodass ein kleiner Temperaturanstieg in diesen Umgebungen drastische Auswirkungen hätte.

Ozeanversauerung

Der pH-Wert des Ozeans lag im Jahr 2020 bei 8,1, was bedeutet, dass er derzeit leicht basisch ist (der pH-Wert ist höher als 7). Die Ozeanversauerung führt zu einer Verschiebung hin zu einem niedrigeren pH-Wert, was bedeutet, dass das Wasser weniger basisch und damit saurer wird. Die Versauerung der Ozeane kann zu einer verminderten Produktion der Schalen von Schalentieren und anderen Wasserlebewesen mit Kalziumkarbonatschalen sowie zu einigen anderen physiologischen Herausforderungen für Meeresorganismen führen. Die mit Kalziumkarbonat bekleideten Organismen können sich unter hochgesättigtem, säurehaltigem Wasser nicht vermehren.

Die Ozeanversauerung wirkt sich auf viele Arten aus, insbesondere auf Organismen wie Austern und Korallen. Es ist eine von mehreren Auswirkungen des Klimawandels auf die Ozeane .

Schutz

Der Schutz des Ökosystems/der Ökosysteme der Ozeane der Erde vor seinen anerkannten Bedrohungen ist ein wichtiger Bestandteil des Umweltschutzes und steht in engem Zusammenhang mit nachhaltiger Entwicklung . Eine ihrer Haupttechniken ist die Schaffung und Durchsetzung von Meeresschutzgebieten (MPAs). Andere Techniken können standardisierte Produktzertifizierungen , Richtlinien zur Transparenz von Lieferketten, Richtlinien zur Verhinderung von Meeresverschmutzung, Ökozölle , Forschung und Entwicklung , Unterstützung des Ökosystems (z. B. für Korallenriffe ), Unterstützung für nachhaltige Meeresfrüchte (z. B. nachhaltige Fischereipraktiken und -arten) umfassen Aquakultur ), Verbot und systematische Behinderung (z. B. durch Kostenpolitik) nicht nachhaltiger Meeresnutzung und damit verbundener Industrien (z. B. Kreuzfahrtschiffe , bestimmte Schifffahrtspraktiken ), Überwachung , Überarbeitung der Abfallbewirtschaftung von Schadstoffen aus der Kunststoff- und Modeindustrie , Schutz der Meeresressourcen und -komponenten, deren Der Abbau oder die Störung würde erheblichen Schaden verursachen, die Einbeziehung breiterer Öffentlichkeiten und betroffener Gemeinschaften, neuartige Entscheidungsmechanismen und die Entwicklung von Ozeanreinigungsprojekten. Meeresschutz dient ua dem Schutz der menschlichen Gesundheit und der Sicherung stabiler Bedingungen dieses natürlichen Ökosystems, auf das der Mensch angewiesen ist.

Meeresschützer verlassen sich auf eine Kombination aus wissenschaftlichen Prinzipien aus Meeresbiologie , Ökologie , Ozeanographie und Fischereiwissenschaften sowie auf menschliche Faktoren wie die Nachfrage nach Meeresressourcen, Seerecht , Wirtschaft und Politik, um zu bestimmen, wie das geht Meeresarten und -ökosysteme am besten schützen und erhalten. Der Meeresschutz kann als Teildisziplin der Naturschutzbiologie bezeichnet werden . Der Schutz der Meere wurde im Ziel 14 für nachhaltige Entwicklung angesprochen , das eine nachhaltige Nutzung der Meeresressourcen für eine nachhaltige Entwicklung sicherstellt. ( Vollständiger Artikel ... )

Es kann notwendig sein, den Meeresschutz im nationalen, regionalen und internationalen Kontext zu betrachten. Meeresschutz könnte auch synergistische Effekte haben – so könnte beispielsweise einer Studie zufolge ein globales Netzwerk von MPAs zur Verbesserung der Fischereiproduktivität die künftigen Fänge erheblich steigern.

Im Jahr 2021 veröffentlichten 43 Experten die erste wissenschaftliche Rahmenversion, die durch Integration, Überprüfung , Klarstellungen und Standardisierung die Bewertung des Schutzniveaus von Meeresschutzgebieten ermöglicht und als Leitfaden für alle nachfolgenden Bemühungen zur Verbesserung, Planung und Überwachung dienen kann Meeresschutz-Qualität und -Umfang, etwa bei den Bemühungen um das 30%-Schutzziel des „Global Deal For Nature“ und der SDG der UN 14 .

Außerirdische Ozeane

Außerirdische Ozeane können aus Wasser oder anderen Elementen und Verbindungen bestehen . Die einzigen bestätigten großen stabilen Körper außerirdischer Oberflächenflüssigkeiten sind die Seen von Titan , die aus Kohlenwasserstoffen statt aus Wasser bestehen. Es gibt jedoch starke Beweise für die Existenz von Ozeanen mit unterirdischem Wasser an anderen Stellen im Sonnensystem . Die am besten etablierten Kandidaten für unterirdische Wasserozeane im Sonnensystem sind die Jupitermonde Europa , Ganymed und Callisto ; und die Saturnmonde Enceladus und Titan .

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Überkritisches Fluid auf Gasriesen

Die innere Struktur von Gasriesen ist nach wie vor kaum verstanden. Wissenschaftler vermuten, dass Wasserstoff unter extremem Druck als überkritisches Fluid wirken würde , daher die Wahrscheinlichkeit von „Ozeanen“ aus flüssigem Wasserstoff tief im Inneren von Gasriesen wie Jupiter .

Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Ozeane aus flüssigem Kohlenstoff auf Eisriesen existieren , insbesondere auf Neptun und Uranus .

Siehe auch

Verweise