Wärmetransport
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von Bedeutung. Denn eine Wärmemenge, die von einer Masse von einer Tonne mit einer Tem
peratur von 30°C transportiert wird, kann nicht mit einer Wärmemenge verglichen werden,
die von 30 Tonnen mit einer Temperatur von 1°C transportiert wird [Montgomery, 1974]. Die
Advektion der inneren Energie ist nicht zu verwechseln mit dem “ true heat flux that occurs
at the sea surface through radiation. conduction and phase change, without any movement of
.mattet [Warren, 1999]. Hier wird bei der Verwendung des Begriffs “Wärmetransport” gene
rell die Massenerhaltung des Systems vorausgesetzt. Allgemein ist der Ozean eine ineffiziente
Wärmemaschine. Die klimatischen Differenzen zwischen höheren und niederen geographischen
Breiten können nicht effektiv in mechanische Arbeit umgewandelt werden, um Wassermassen
zu bewegen. Als mechanisch angetriebenes System ist die Ozeanzirkulation jedoch ein sehr
effektiver Transporteur von Wärmeenergie [Munk und Wunsch, 1998].
a. Allgemeine Definition
Den absoluten ozeanischen Energietransport über eine geographische Breite beschreibt Jung
[1952] als Summe der Wärmeenergie, die durch Kompression oder Expansion der Wassersäule
entsteht, der potentiellen und kinetischen Energie {der mechanischen Energie) und der in
neren Energie des Ozeans aufgrund seines Temperaturfeldes. Die Abschätzung der Größen
ordnung der einzelnen Terme liefert ihm die Aussage, dass der absolute Energietransport im
Ozean hauptsächlich durch die Advektion der inneren Energie bestimmt ist. Diese Annah
me bestätigt Bryan [1962], indem er die einzelnen Terme des absolute Energietransports in
Taylor-Reihen entwickelt. Bei Bacon und Fofonoff [1996] basiert die analytische Herleitung
des absoluten Energietransports auf den beiden ersten Hauptsätzen der Thermodynamik.
Wie auch Gill [1982] diskutieren sie detailliert die einzelnen Terme, die einen Beitrag zum
ozeanischen Energietransport liefern. Sie gewinnen ebenfalls den Ausdruck des absoluten ad-
vektiven meridionalen Energietransports von Jung [1952] und Bryan [1962]:
Lpb
o o
wobei Cp der spezifischen Wärme des Seewassers bei konstantem Druck und © der potentiellen
Temperatur entspricht. Diffusive Transportprozesse sind vernachlässigbar, was Modellergeb
nisse bestätigen [Bryan und Lewis, 1979]. Nur unter der Voraussetzung der Massenerhaltung
bezeichnet (1.13) den ozeanischen Wärmetransport, den effektiven Transport von innerer
Energie. Bei nicht gegebener Massenerhaltung stellt (1.13) den Massentransport von ver
schiedenen Temperaturen dar [Montgomery, 1974].
Das absolute großskalige Geschwindigkeitsfeld einer einzelnen hydrographischen Aufnahme
ist die Kombination aus der ageostrophischen Ekman-Komponente und dem barotropen und
baroklinen geostrophischen Zirkulationsanteil. Die größte Unsicherheit bei der quasi-direkten
Berechnung des meridionalen Wärmetransports einer einzelnen hydrographischen Aufnah
me stellt die tiefenunabhängige, barotrope Komponente dar bzw. die unbekannte Referenz-
geschwindigkeit (siehe Kapitel 1.1). Die Wechselwirkung einer großskaligen thermohalinen
Strömung, wie beispielsweise interne (barokline) Gezeiten, mit der Bodentopographie, ruft
eine vertikale Geschwindigkeit hervor. Diese stellt ebenso, wie der Impulseintrag des Windes,
den Antrieb einer tiefenunabhängigen, barotropen Strömung dar. Der Einfluss der internen
Gezeiten auf den tiefenunabhängigen Anteil des absoluten Wärmetransports ist jedoch drei
Größenordnungen geringer als der des Windes [Munk und Wunsch, 1998] und damit (vorerst)