„Panta Rhei“, ein Ausspruch des Philosophen Heraklit von Ephesos, ist bekannt als Name eines umstrittenen Schiffes der Zürichseeflotte. Heraklit dachte bei diesem Ausspruch – zu Deutsch: alles fliesst – allerdings eher an Gewässer allgemein. Ob er damit auch Strömungen mit einbezogen hat, ist nicht bekannt. Aber es strömt buchstäblich überall: Abgesehen von kleineren Weihern oder Teichen werden alle Gewässer von Strömungen bewegt.Taucher, Segler und Seefahrer im Allgemeinen werden überall mit Strömungen konfrontiert. Seien es nun Zirkulations-, Oberflächen-, Vertikal- oder Tiefenströmungen, alle beeinflussen auf die eine oder andere Weise das Vorwärtskommen in Gewässern. Die Schifffahrt orientiert sich diesbezüglich an Strömungskarten oder Tidentabellen. Der Taucher muss sich meistens auf die Erfahrung der örtlichen Tauchbasen verlassen, befinden sich seine Reviere doch vielfach im Bereich von kleineren Inseln oder Kanälen von Korallenatollen, wo zeitweise extreme Strömungen herrschen. Aber auch in den Seen vor unserer Haustüre, welche optisch gesehen so ruhig vor uns liegen, sind Strömungen im Gange. Das ganze Thema ist jedoch so komplex, dass in diesem Artikel nur die Meeresströmungen beschrieben werden können.
Oberflächenströmungen
Meere sind keine stehenden Gewässer, sie sind weiträumig in Bewegung. Strömungen sind sowohl an der Oberfläche als auch in der Tiefe mariner Wasserkörper zu beobachten, wobei sie sich an der Oberfläche in eine völlig andere Richtung bewegen können als jene in der Tiefe.
Ursächlich für die Entstehung von Oberflächenströmungen sind vor allem Winde. Die grossen atmosphärischen Zirkulationssysteme und Windgürtel der Erde sind in Abb. 1 dargestellt. Winde, die über die Wasseroberfläche ziehen, veranlassen das Wasser zu einer Strömungsbewegung, wobei es eine Ablenkung durch die Erdrotation erfährt. Dadurch kommen die typischen Strömungsmuster in der Nord- und Südhemisphäre zustande: auf der Nordhalbkugel folgen die Strömungen einer Bewegung im Uhrzeigersinn, auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn (s. Abb. 2).
Konstante Winde verursachen oft konstante Strömungen, so z. B. der starke Westwindgürtel in den kühl-gemässigten bis subpolaren Breiten der Südhemisphäre, welcher die so genannte Westwinddrift antreibt. Von diesen zweigen zwei wichtige Oberflächenströmungen nach Norden ab: der Humboltstrom westlich von Südamerika und der Benguelastrom westlich von Afrika.
Ein Strömungssystem besonderer biologischer Wichtigkeit bilden die küstennahen Auftriebsregionen. Diese befinden sich an der Westseite der Kontinente, wo durch die grossen Oberflächen-Strömungssysteme kühles Wasser aus hohen Breiten Richtung Äquator strömt (Nordhalbkugel: Kanarenstrom im Atlantik, Kalifornischer Strom im Pazifik; Südhalbkugel: Benguelastrom im Atlantik, Humboltstrom im Pazifik). Ablandige oder küstenparallele Winde bewirken in diesen Strömungen eine Oberflächenzirkulation in Richtung offenes Meer, wobei das seewärts getriebene Wasser durch an der Schelfkante aufsteigendes, nährstoffreiches Tiefenwasser ersetzt wird.
Oberflächenströmungen sind für den Lebensraum Meer u. a. bedeutend, da zahlreiche (Plankton) Organismen durch sie weiträumig verfrachtet werden und damit eine geographische Verbreitung von Lebewesen stattfindet.
Vertikalkonvektion und Tiefenströmungen
Zusätzlich zu den winderzeugten Oberflächenzirkulationen existieren in den Ozeanen auch vertikale Wasserströmungen. Sie sind essentiell für die Durchmischung der Ozeane, den Transport von Sauerstoff in die Tiefe und von Nährstoffen an die Oberfläche. Wie oben beschrieben, können Oberflächenströmungen auch zu einer gewissen vertikalen Zirkulation führen (Upwelling).
Wichtig für die Durchmischung der Ozeane ist der Antrieb von vertikaler Konvektion durch
Dichteunterschiede von Wassermassen. Ursächliche Faktoren für Dichteunterschiede sind i.d.R. Änderungen der Temperatur und des Salzgehalts – es wird deshalb auch von thermohaliner Konvektion gesprochen. Diese beiden Variablen werden an der Oberfläche in Wechselwirkung mit der Atmosphäre durch Abkühlung/Erwärmung (Temperatur) oder durch Niederschlag, Verdunstung und Eisbildung (Salinität) verändert. Dichtes (kaltes, salzreiches) Wasser sinkt ab und weniger dichtes (wärmeres, salzärmeres) Wasser breitet sich an der Oberfläche aus. Die Salinität scheint vor allem in hohen Breiten zusammen mit der Temperatur einen grossen Einfluss auf die Dichte des Oberflächenwassers zu haben, wohingegen in tropischen Regionen vor allem die Temperatur und nicht die Salinität (trotz höchster Werte) die Dichte des Oberflächenwassers beeinflusst.
Tiefenwasser wird vor allem durch das Absinken von subpolaren Wassermassen gebildet. Auf der Nordhemisphäre stellt das Nordatlantische Tiefenwasser (NADW = North Atlantic Deep Water) den wichtigsten Tiefwasserkörper (zwischen 1000-4000m nach Süden fliessend, s. Abb. 3) dar. Es hat seinen Ursprung in absinkenden Wassermassen in der Norwegischen See, aber auch Wassermassen aus dem Labrador Meer mischen sich dazu. Zusätzlich kommt das Tiefenwasser des Mittelmeers dazu, welches in der Strasse von Gibraltar in den Atlantik fliesst. Das NADW wird im Antarktischen Ring Richtung Osten bewegt, Teile davon gelangen bis in den Pazifik.
Auf der Südhalbkugel ist das Wedellmeer der wichtigste Ort, wo Tiefenwasser entsteht. Im Winter bildet sich dort sehr dichtes Wasser (hohe Salinität und tiefe Temperatur), das den Kontinentalabhang hinab sinkt und zum Antarktischen Bodenwasser (unterhalb 4000m) wird. Von dort breitet es sich in die Ozeane aus. An den sog. subpolaren Konvergenzzonen (=Zonen, wo Oberflächenwasser absinkt) wird das subpolare Zwischenwasser gebildet, welches kühl (4-5° C) und salzarm ist und sich in Tiefen von 500-1500m Richtung Äquator bewegt.
Die Zirkulation und Wasserschichtung der Nebenmeere, wie z.B. Mittelmeer, sind oft von denjenigen der grossen, angrenzenden Ozeanen abweichend, da klimatische Einflüsse durch die Abgeschlossenheit dieser Meere besonders grosse Wirkung haben.
Wasserzirkulation im Mittelmeer
Das Mittelmeer tauscht mit anderen Meeren Wassermassen, Nährstoffe, Flora und Fauna über die Strasse von Gibraltar, den Suezkanal und die Strasse von Dardanelles und den Bosporus aus. Der volumenmässig wichtigste marine Zu- bzw. Abfluss ist dabei die Strasse von Gibraltar. Die Zirkulation der Wassermassen im Mittelmeer beeinflusst das Klima seiner Umgebung massgebend und bewirkt unter Anderen, dass die Sommer trocken-heiss und die Winter feucht-gemässigt sind.
Das oberflächliche Strömungsregime (s. Abb. 11) zeichnet sich dadurch aus, dass durch die Strasse von Gibraltar kühle, nährstoff- und salzarme atlantische Wassermassen ins Mittelmeer gelangen, die dann entlang der nordafrikanischenKüste als eine bis 200m tiefe Schicht ostwärts strömen.
Die Hauptmasse dieses Oberflächenwassers fliesst dann aufgrund von spezifischen Strömungskreisen in das Balearische und Tyrrhenische Meer. Vom Tyrrhenischen Meer aus fliesst das Wasser östlich und westlich an Korsika vorbei und vereint sich dann zum „Northern Current“ (auch Liguro-Provenzal-Strom und Catalan-Strom genannt), der sich entlang der nördlichen Küste wieder Richtung Gibraltar fortsetzt. Ein geringerer Anteil strömt durch die Strasse von Sizilien ins Ionische Meer, die Adria und die Ägäis. Auf seinem Weg von West nach Ost wird das atlantische Wasser in dem Sinne modifiziert, dass seine Salinität durch Verdunstung und Beimischung von salzhaltigerem Mittelmeerwasser zunimmt.
Im Winter sinkt im Bereich des Levantinischen Beckens, im Ligurischen Meer sowie vor allem im Golf von Lyon, angetrieben von kalten Winden, sehr salzhaltiges Wasser ab und fliesst in 200-500m Tiefe westwärts über die sizilianische Schwelle. Es schiebt sich entlang der Küsten des nördlichen Teils des westlichen Beckens und gelangt schlussendlich über die Gibraltarschwelle in den Atlantik.
Gezeiten
Im Gegensatz zu den grossen ozeanischen Strömen beeinflussen die periodischen Niveauschwankungen des Wasserspiegels unsere Tauchgänge viel eher. Bedingt durch die Erdrotation und je nach Winkelstellung von Sonne, Mond und Erde zueinander wirken die solaren und lunaren Gravitationskräfte unterschiedlich stark auf die Wassermassen der Erde. Die Gezeitenhöhepunkte verschieben sich pro Tag um ca. 45 Minuten. Das heisst, dass bei Ebbe und bei Flut die stärksten Strömungen zu erwarten sind, während dazwischen die Intensität nicht ganz so stark ist.
Diese Strömungen sind nicht einfach Wasserbewegungen, die in eine Richtung fliessen, sondern sie passen sich der Topographie an. Solange kein Hindernis im Weg ist, fliesst das Wasser immer geradeaus. Steht ein Atoll im Wege, lenken die Unebenen und die Flanken der Riffkanäle das Wasser ab. So kann es sein, dass man zwar zu Beginn genüsslich mit der Strömung treibt, aber auf einmal stecken bleibt oder sogar dagegen ankämpfen muss. Warum? Kanalflanken sind nicht gerade, sondern mit zahlreichen Buchten versehen. Auch ist das ganze Atoll nicht linear gebaut, sondern die Natur hat es willkürlich geformt. Sobald nun das Wasser durch die Kanäle ins Innere des Atolls strömt, beginnen sich riesige Wirbel zu bilden. In den Buchten wird das Wasser abgeleitet. Dadurch entsteht das Widerwasser, was wir als Taucher als Gegenströmung wahrnehmen. Umso stärker die Hauptströmung ist, desto stärker kann sich das Widerwasser auswirken. Durch die Unebenheiten eines Atolls können sogar Auf- oder Abwärtsströmungen entstehen. Ausserdem kann Wind die Strömungen nachhaltig beeinflussen und auch die Intensität bestimmen. Wenn über mehrere Tage hinweg ein starker Wind vorherrscht und dazu noch Voll- oder Neumond ist, wird auch die Intensität stark zunehmen.
Tauchen mit der Strömung ist ein faszinierendes Erlebnis – mit einer grandiosen Leichtigkeit schwebt der Taucher an den Riffen vorbei, fast ohne sich dabei anzustrengen. Doch wehe, wenn die Strömung dem Taucher entgegen bläst. Deshalb gilt generell, Strömungstauchgänge sorgfältig zu planen. Erhöhter Luftverbrauch ist ebenso einzukalkulieren wie die Rückkehr zum Ausgangsort. Die Taucher sollen sich nicht zu weit treiben lassen und nicht gegen unerwartete, starke Strömung ankämpfen. Vorsicht vor Netzen und anderen Hindernissen im Wasser ist angebracht. Sporttaucher sollten gegen die Strömung tauchen, sich am Grund halten und Strömungsschatten von Geländeunebenheiten ausnutzen. Haben die Oberflächen- und die Grundströmung unterschiedliche Richtungen, so ist grundsätzlich gegen die Richtung der Oberflächenströmung zu tauchen. Hierdurch soll erreicht werden, dass die Tauchgruppe auch bei einer Dekompressionsphase im freien Wasser von der Oberflächenströmung wieder zum Ausgangsort getragen wird.