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Kapitel 1: Transportgrößen im Ozean
vernachlässigbar. Trotz der praktischen und analytischen (methodischen) Schwierigkeiten bei
der Messung und Bestimmung absoluter ozeanischer Geschwindigkeiten, haben dynamische
Betrachtungen den Vorteil, einen Einblick in die physikalischen Mechanismen des ozeanischen
Wärmetransports zu liefern und in deren Einfluss, in Abhängigkeit von der Zeit und der Region.
Bei der quasi-direkten Berechnung des meridionalen ozeanischen Wärmetransports vernachlässigt
Jung [1952] die windgetriebene barotrope Komponente. Er vermutete aber, dass die thermohaline
Zirkulation den hauptsächlichen Beitrag zum absoluten meridionalen ozeanischen
Wärmetransport liefert und nur geringfügig von der windgetriebenen geostrophischen Zirkulation
abhängig ist. Diese Vermutung bestätigt Bryan [1962] zehn Jahre später. Er betrachtet
den Einfluss der beiden geostrophischen Komponenten in Abhängigkeit von dem Maß der
linearen Korrelation zwischen dem Temperatur- und dem geostrophischen Geschwindigkeitsfeld.
Bryan [1962] zerlegt das Temperatur- und Geschwindigkeitsfeld von (1.13) formal nach
dem Störungsansatz in ein vertikales Mittel, das er dem barotropen Anteil zuordnet, wobei
er die barotrope Geschwindigkeit aus der Sverdrup-Balance ableitet, und in eine Abweichung
vom vertikalen Mittel, die er dem baroklinen Anteil zuordnet
H G
eos
L PB
— v(x) 0(i) + J Jdpda
o o
— v'(x, z) ©'(rc, z).
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(1.14)
Aufgrund der Massenerhaltung ist für das Maß der linearen Korrelation (letztendlich) die
Differenz zwischen den Parametern des Antriebsterms und seiner kompensierenden Komponente
entscheidend, lin Fall der barotropen Komponente bedeutet dies, dass die Differenz
zwischen potentieller Temperatur und barotroper Geschwindigkeit des Randstroms und des
restlichen Schnittes bei einem flachen Randstrom größer ist, wo hohe Temperaturen mit hohen
Geschwindigkeiten korreliert sind, als bei einem tiefen Randstrom mit hohen Geschwindigkeiten,
aber geringen Temperaturen. Für die Abweichung vom vertikalen Mittel, der baroklinen
Komponente, findet Bryan [1962] eine hohe Korrelation zwischen der potentiellen Temperatur
und der Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Tiefe bzw. große Differenzen zwischen
hohen Temperaturen und hohen Geschwindigkeiten in der oberen Schicht und geringen Temperaturen
und Geschwindigkeiten in der tieferen Schicht. Er schließt daraus, dass relativ
schwache Zirkulationselemente in der meridionalen Ebene mehr innere Energie übertragen
als eine starke horizontale Zirkulation. Die Gültigkeit der Sverdrup-Balance erfordert, dass
der vertikal-integrierte Netto-Transport proportional zum curRf ist und jeder andere Teil
der Zirkulation kein vertikales Mittel besitzt. Probleme entstehen dann, wenn Autoren den
windgetriebenen Anteil der großskaligen Zirkulation nur für ein bestimmten Tiefenbereich betrachten.
Dies erklärt möglicherweise auch die von Wunsch und Roemmich [1985] aufgezeigten
Inkonsistenzen bei den bisher quasi-direkt abgeschätzten meridionalen Wärmetransporten in
der Literatur: “unless a deep level can be determined where w is zero, the Sverdrup balance
must be applied to the whole water column” [Pedlosky, 1996].
Hall und Bryden [1982] nehmen 20 Jahre später eine ähnliche Zerlegung - am Beispiel des
geostrophischen Geschwindigkeitsfeldes von 24.5°N im Nordatlantik - wie Bryan [1962] vor.
Sie setzten jedoch voraus, dass direkte Transportmessungen des barotropen Randstroms vorliegen
und die vertikal-integrierte potentielle Temperatur über den gesamten Schnitt gleichförmig
verteilt ist (also nur einen geringen zonalen Gradienten aufweist). Weiterhin soll die mittlere
potentielle Temperatur des gesamten Schnitts der Temperatur der den Ekman-Transport
kompensierenden Komponente entsprechen. Mit diesen Annahmen sichern Hall und Bryden
