Physikalische Geographie
Rote Pfeile zeigen Oberflächenwasserströmungen und blaue Pfeile Tiefenwasserströmungen an.
Die thermohaline Zirkulation treibt die Zirkulation in der Tiefsee an. Thermo bedeutet Wärme und halin bezieht sich auf den Salzgehalt. Temperatur- und Salzgehaltsunterschiede verändern die Dichte des Meerwassers. Die thermohaline Zirkulation ist also das Ergebnis von Dichteunterschieden in den Wassermassen aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperatur und ihres Salzgehalts.
Welche Temperatur und welchen Salzgehalt hat sehr dichtes Wasser? Bei niedrigerer Temperatur und höherem Salzgehalt ist das Wasser am dichtesten. Wenn ein Wasservolumen abgekühlt wird, bewegen sich die Moleküle weniger stark, so dass die gleiche Anzahl von Molekülen weniger Raum einnimmt und das Wasser dichter ist. Wenn man einem Wasservolumen Salz hinzufügt, gibt es mehr Moleküle im gleichen Volumen, so dass das Wasser dichter ist.
Die Veränderungen der Temperatur und des Salzgehalts des Meerwassers finden an der Oberfläche statt. In der Nähe der Pole wird das Wasser dichter. Kalte Polarluft kühlt das Wasser ab und senkt seine Temperatur, wodurch sein Salzgehalt steigt. Süßwasser gefriert aus dem Meerwasser und wird zu Meereis, wodurch sich auch der Salzgehalt des verbleibenden Wassers erhöht. Dieses sehr kalte, sehr salzhaltige Wasser ist sehr dicht und sinkt ab. Dieses Absinken wird als Downwelling bezeichnet.
Zwei Dinge passieren dann. Das dichte Wasser verdrängt tieferes Wasser aus dem Weg, und dieses Wasser bewegt sich entlang des Meeresbodens. Dieses tiefe Wasser vermischt sich mit weniger dichtem Wasser, während es fließt. Die Oberflächenströmungen bewegen das Wasser in den Raum, der an der Oberfläche durch das Absinken des dichten Wassers frei geworden ist. Auch vor der Antarktis sinkt Wasser in die Tiefsee. Da nicht unbegrenzt viel Wasser auf den Meeresboden sinken kann, muss das Wasser aus der Tiefsee irgendwo an die Oberfläche steigen. Dieser Vorgang wird als Auftrieb bezeichnet.
Im Allgemeinen tritt der Auftrieb an der Küste auf, wenn der Wind das Wasser stark von der Küste wegbläst. Dadurch entsteht eine Lücke, die von tiefem Wasser gefüllt wird, das an die Oberfläche steigt. Der Auftrieb ist dort, wo er auftritt, äußerst wichtig. Während seiner Zeit am Grund hat das kalte Tiefenwasser Nährstoffe gesammelt, die durch die Wassersäule nach unten gefallen sind. Der Auftrieb bringt diese Nährstoffe an die Oberfläche. Diese Nährstoffe fördern das Wachstum von Plankton und bilden die Grundlage für ein reichhaltiges Ökosystem. Kalifornien, Südamerika, Südafrika und das Arabische Meer profitieren alle vom Offshore-Auftrieb.
Auftrieb findet auch entlang des Äquators zwischen den Nord- und Südäquatorialströmen statt. Die Winde treiben das Oberflächenwasser nördlich und südlich des Äquators, so dass das Tiefenwasser aufsteigt. Die Nährstoffe steigen an die Oberfläche und unterstützen eine Vielzahl von Lebewesen in den äquatorialen Ozeanen.