Oberflächenzirkulation

Oberflächenzirkulation bezeichnet die horizontale Strömung der oberen Grenzschicht eines Fluids, meist der Erdatmosphäre oder der Ozeane. Sie umfasst die Strömungen direkt an der Oberfläche, die durch Windstress, Druckgradienten, Reibung und thermische Antriebe beeinflusst werden und sich im Zusammenspiel mit der Corioliskraft zu charakteristischen Mustern ausbilden.

Die Dynamik basiert auf dem Zusammenspiel von Druckgefällen, geostrophischer Balance und Reibung. Nahe der Oberfläche ist die Luft- bzw. Wasserschicht durch Reibung von der Idee der freien Geostrophie abgebracht, wodurch der Fluss in der Regel in einem bestimmten Winkel zum Wind verläuft. Im Ozean führt der Windstress zur Bildung des Ekman-Transportes, der Oberflächenströmung montiert, meist senkrecht (in der Nordhalbkugel etwa 90 Grad) zum Wind. Divergenz oder Konvergenz der Oberflächenströmung kann vertikale Bewegungen und damit vertikale Nährstoff- oder Temperaturveränderungen hervorrufen.

In der Atmosphäre prägt die Oberflächenzirkulation lokale Wettermuster wie Seewinde, Landbrisen, Monsunwind und regionale Windsysteme sowie die großräumigen Zirkulationszellen (Hadley-, Ferrel- und Polarzelle) durch Wechselwirkungen von Bodentiefdruckgebieten und Hochdruckgebieten. Im Ozean sind es vor allem die großräumigen ozeanischen Gyren, die durch anhaltende Winde angetrieben werden, darunter der Golfstrom und der Westhub des Südozeans; sie beeinflussen Klima, Wetter und den marinen Transport.

Messung und Modellierung erfolgen durch Satellitenmessungen der Oberflächenhöhe und Drifterdaten, ergänzend durch bodennahe Windfelder und globale Zirkulationsmodelle, die das Zusammenspiel von Wind, Trägheit und Geometrie abbilden. Oberflächenzirkulation ist damit zentral für Klima, Wettervorhersage und Umweltprozesse.