Waarom staan de oceanen niet stil?

Niet alleen het water in de Noordzee is in beweging. Ook de oceanen stromen. En die stroming is niet willekeurig, er lopen duidelijke routes door de oceanen. Deze beweging wordt veroorzaakt door vrij eenvoudige processen, die toch nog niet goed genoeg onderzocht zijn. De belangrijkste veroorzakers van de stromingen zijn verschillen in dichtheid en warmte.

Aan de evenaar is het oceaanwater warmer dan aan de polen. Daarnaast is water niet overal even zout. Aan de polen stroomt bijvoorbeeld zoet smeltwater de oceaan in. In warme gebieden rond de evenaar verdampt water, waardoor het achtergebleven water zouter wordt. Zout water is zwaarder dan zoet water, en koud water is zwaarder dan warm water. De verschillen in temperatuur en zoutgehalte geven dichtheidsverschillen die de oceaancirculatie aandrijven.

Daarnaast spelen de wind en getijden een rol.

Dat de zee en oceanen aan de oppervlakte in beweging zijn, is bij zeevaarders al eeuwenlang bekend. De belangrijkste bron van deze beweging moest de wind zijn. Hoe harder de wind, hoe hoger de golven en harder de stroming. Niemand verwacht in die tijd dat er veel gebeurt in de onpeilbaar grote bak water onder dat oppervlak.

Pas na de Tweede Wereldoorlog kwam het vak van de oceanografie goed op gang. Een van de grondleggers van het vakgebied is Walter Munk. Hij wordt wel de ‘Einstein van de oceaan’ genoemd. Hij onderzocht de link tussen de beweging van de aarde, windpatronen en de oceaancirculaties aan de oppervlakte, de gyres. Ook onderzocht hij hoe het kan dat de maan altijd met dezelfde kant naar de aarde staat, en wat de rol van de oceanen daarin is. Bovendien leidde hij een onderzoek naar de onderzeese aardmantel. Dankzij zijn onderzoek zijn golfvoorspellingen mogelijk, een soort weerberichten voor surfers die de perfecte golf niet willen missen. 

Hoewel Nederland niet direct aan een oceaan ligt, hebben de oceaan en zijn stromingen een grote invloed op het klimaat en het weer. Zo hebben we meestal een westenwind, die ontstaat door drukverschillen in de atmosfeer. Er is meestal een lagedrukgebied rond IJsland en een hogedrukgebied rond de Azoren. Dat drukverschil komt grotendeels door de temperatuur van de oceaan. De oceaan werkt bovendien als een warmwaterreservoir in de winter en brengt koelte in de zomer. En dankzij de warme stroom die vanuit Mexico deze kant op komt, is het hier een paar graden warmer dan in Canada, dat op dezelfde breedtegraad ligt.

Ten slotte lijkt de oceaan als buffer te werken: ongeveer 90% van de extra warmte die in het klimaatsysteem terecht is gekomen door de toename van CO2, is ook in de oceanen opgeslagen. Als dit niet het geval was zou de atmosfeer harder opwarmen dan nu het geval is.

Wie de film Finding Nemo heeft gezien, kan zich misschien de scène herinneren waarin vissen en schildpadden gebruik maken van een soort snelweg die door de oceaan loopt om lange afstanden door de oceaan af te leggen. En hoewel dit een ietwat geromantiseerd beeld is van de thermohaliene circulatie, maken dieren er wel degelijk gebruik van. Het voor Nederland bekendste voorbeeld is misschien wel de paling. Voordat het dier aan de pen in de Volendamse rokerij belandt, heeft het er letterlijk een wereldreis op zitten. Palingen paaien in de Sargassozee, zesduizend kilometer van hier, aan de oostkust van Amerika. De eitjes en larven van de paling kunnen echter niet zwemmen, ze zweven een beetje in het water. Dus hoe komen ze in Nederland terecht? Wetenschappers zijn er nog niet precies uit hoe alle stappen in de ontwikkeling verlopen. Maar dat het grotendeels door de stroming komt is wel duidelijk. Onderweg worden de larfjes groter en leren ze zwemmen. Hoe de palingen uiteindelijk weten dat ze naar de Sargassozee moeten om te paaien, is nog een groot raadsel.

Zeeonderzoekster Femke de Jong vindt van wel. “Met een sterrenkijker kun je enorm ver weg kijken, tot vlak na de big bang. Als je met een satelliet naar de oceaan kijkt, zie je alleen het oppervlak, niet de diepere lagen. Wij willen echt weten wat er in water zit en onder het oppervlakte kijken. Daar gebeurt nog zoveel waar we geen weet van hebben, het is echt een wereld op zich.” Om de geheimen van de diepere oceaan te ontsluieren, gebruikt Femke de Jong verschillende instrumenten. Sommige blijven lange tijd op een plek, een soort boeien die met kilometers lange kabels verankerd zijn aan de oceaanbodem en waarmee ze continu op verschillende dieptes eigenschappen als temperatuur, stroming en zoutniveau meten. Andere, een soort ‘floats’, bewegen mee met de stroming op een vooraf ingestelde diepte en slaan onderweg informatie over hun posities op.

De Jong verwacht niet dat het op korte termijn mogelijk wordt energie uit de oceaan te halen. “Er worden wel tests gedaan met energiewinning uit de zee, bijvoorbeeld hier op een testcentrale bij Texel. Daar gaat de stroming met 4 meter per seconde. Dat is hard genoeg om op kleine schaal energie te winnen. Bij de oceaan gaat het wel om enorme hoeveelheden water, maar de sterkste stroming gaat er maar met 1 meter per seconde. Om energie uit water te halen heb je hele grote verschillen nodig, in stroomsnelheid of bijvoorbeeld tussen warm en koud, of zoet en zout.”

In de Atlantische Oceaan stroomt warm water naar de polen, dus van het zuiden naar het noorden. Dat is een van de redenen dat in Nederland de gemiddelde temperatuur een paar graden hoger ligt dan in Canada, terwijl dat op dezelfde breedtegraad ligt. De Jong en haar collega’s hebben voor het eerst dit water- en warmtetransport naar het noorden gemeten. “Er zijn klimaatmodellen die voorspellen dat dit transport van warmte gaat afnemen. Maar het transport zelf is tot nu toe nooit echt gemeten. Dat hebben we nu voor het eerst gedaan. We willen nu onderzoeken hoe het in de loop van de tijd verandert. Dat is meteen een van de grootste vragen in het zeeonderzoek: wat gaat de toekomst doen? Gaat de stroming afnemen, en zo ja, voor hoe lang? Wat is de invloed van de smeltende ijskap van Groenland daarin? Hoe het zoete water dat daarvanaf stroomt de oceaan precies beïnvloedt, is nog onduidelijk.”