Die Ozeane

Wasser in den Ozeanen

Eigenschaften des Wassers
Wassermoleküle bestehen aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom.
Auf Grund der Elektronenanziehung in seinen Atomen hat Wasser eine schwache negative Teilladung am Sauerstoff und eine positive an den beiden Wasserstoffatomen. Wassermoleküle ziehen sich dank diesen Eigenschaften an. Die Bindung zwischen Sauerstoff und Wasserstoff bezeichnet man als Wasserstoffbrücken.


Weitere Eigenschaften:
- Wasser ist auf der Erde die einzige natürliche Substanz die als Gas (Wasserdampf), als Flüssigkeit und als Feststoff (Eis) vorkommt.

- Die grösste Dichte erreicht Wasser bei 4°C. Eis ist weniger Dicht als Wasser und schwimmt darum auf der Wasseroberfläche

- Wasser hat eine hohe Wärmekapazität, was heisst dass eine grosse Energiemenge erforderlich ist um seine Temperatur zu erhöhen. Diese temperatur ist nötig um die Wasserstoffbrücken zu trennen. Während des Sommers wird die Wärme in den Ozeanen gespeichert und im Winter wieder abgegeben. So tragen die Ozeane zu einer Mäßigung des Klimas bei und reduzieren die Temperaturunterschiede zwischen den Jahreszeiten.

- Wasser hat darüberhinaus auch noch eine hohe Verudunstungswärme. Wasserdampf wird aus den wärmeren Regionen in kühlere transportiert, wo sich durch die Abkühlung der Dampf wieder in Wassertropen umwandelt und so zu Regen führen kann. Dabei wird die aufgenommene Wärme wieder abgegeben und erwärmt die Lufttemperatur.

- Viele Substanzen lösen sich in Wasser und werden von den Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert. Dies ermöglichte den Transport von Sauerstoff, Kohlendioxid, Nährstoffen und Abfallstoffen in Wasser ebenso wie biologische Prozesse.

- Gibt man dem Wasser Salz zu, so werden Wasserstoffbrücken unterbrochen. In Konsequenz hat Seewasser eine höhere Dichte, einen niedrigeren Schmelzpunkt und einen höheren Siedepunkt als reines Wasser

Ozeanzirkulation

Die Ozeane nehmen eine wichtige Rolle in unserem Klimasystem ein, da sie das erwärmte Wasser der Äquatorgegend in Richting der Pole transportiert und somit auch Energie in Form von Wärme. Die Zirkulation der Ozeane transportiert auch Sauerstoff aus der Luft in den Ozean und macht so das Leben im Meer möglich.

Da sich das Wasser ständig um den Globus bewegt, spricht man auch vom maritimen Förderband. Oberflächenwasser wird in die Tiefe transportiert und an anderen Stellen wieder nach oben beföredert.
Es gibt 2 verschiedene Zirkulationen:
1. Die durch Dichte getriebene Zirkulation wird durch Dichteunterschiede angetrieben. Man nennt sie auch thermohaline Zirkulation.
2. Die durch Wind angetriebene Zirkulation führt zu riesigen Oberflächenströmen.



Thermohaline Zirkulation
Die Ozeanströme transportieren das Oberflächenwasser in die Polarregionen, wo es sich so stark abkühlt, um bis zum Meeresgrund absinken kann. Dabei gibt es die Wärmeenergie frei, die die Luft z.B vor Norwegen erwärmt. Auf dem Meeresgrund angekommen fliesst das Tiefenwasser zurück Richtung Äquator. So entsteht ein Kreislauf.
Auch in der Nähe der Antarktis wird Tiefenwasser gebildet. Dort gefreirt Wasser, gibt Salz ins Wasser ab, dieses wird dichter und sinkt somit. Dieses Tiefenwasser verbreitet sich dann fast über den ganzen Ozeanboden.

Jüngere Studien behaupten, dass das Tiefenwasser nicht einfach in Richtung Äquator zurückfliesst und durch die Erwärmung aufsteigt, sondern dass es auf den mittelozeanischen Rücken trifft, wo es durch die gebirgige Oberflächenlandschaft zum Aufsteigen gezwungen ist.
Auch der Wind erzeugt eine starke Durchmischung des Wassers, was wiederum Tiefenwasser an die Oberfläche befördert, wo es dann seine Weg zu den Polen windgetrieben fortsetzt. Der Kreislauf ist geschlossen.

Wind getriebene Zirkulation
Der Golfstrom ist einer der wichtigsten Vertreter der wind getriebenen Strömen. Er transportiert warmes Wasser aus der Gegend um Mexiko über den Nordatlantik nach Nordeuropa. Dort erwärmt das warme Wasser die darüberliegende Luft und sorgt somit für eine höhere mittlere Temperatur in Nordeuropa, verglichen mit anderen Regionen ähnlicher Breite.

Wie Ozeane Kohlendioxid aufnehmen
Der grösste Vorrat an Kohlenstoff liegt in den Sedimenten an Land, wie auch in den Weltmeeren in Form von Calciumcarbonat. In den Tiefengewässern kommt er vorallem als gelöstes Cabonat und Hydrogencarbonat vor. Ca ein Drittel der durch fossile Brennstoffe erzeugten Emissionen wird in den Ozeanen gespeichert. Dort geschehen physikalische und auch biologische Prozesse.

Physikalische Prozesse
Kohlendioxid löst sich leichter in kaltem Wasser, als in warmem Wasser. Zudem löst es sich in Seewasser leichter, als in reinem Wasser, da das Seewasser von Natur aus Carbonationen enthält. Die Reaktion von Kohlendioxid mit Carbonat führt zur Bildung von Hydrogencarbonat. Deshalb liegen nur 0,5% des anorganischen Kohlenstoffs im Seewasser als gasförmiges Kohlendioxid vor. Da so die Konzentration niedrig gehlaten wird, erlaubt das weiterem Kohlendioxid sich im Wasser zu lösen (Prinzip von Le Chatelier).
In den hohen Breitengraden sinkt das Wasser in die Tiefe, somit sind dies die wichtigsten Regionen in denen Kohlendioxid auf physikalischem Weg ins Wasser gelangt.

Biologische Prozesse
Auch durch Photosynthese von Phytoplankton wird Kohlendioxid ins aufgenommen und in pflanzliches Material eingelagert. Wenn dieses Phytoplankton abstirbt oder gefressen wird, wird der Grossteil des aufgenommenen CO2 wieder in die Atmosphäre abgegeben, ein Teil jedoch gelangt in Form von absinkenden partikeln in die Tiefe. Dieses Absinken der Partikel wird als biologische Pumpe bezeichnet, da es Kohlendioxid aus der Atmosphäre in die Tiefen des Ozeans pumt. Verstärkt finden wir diese Pumpe in den hohen Breiten.