Θαλάσσιο ρεύμα

Θαλάσσιο ρεύμα ονομάζεται κάθε συνεχής κίνηση του θαλάσσιου νερού προς την ίδια κατεύθυνση σε μία περιοχή της θάλασσας. Η κίνηση αυτή προκαλείται από δυνάμεις που δρουν επί της μέσης ροής του υδάτινου όγκου, όπως η θραύση των κυμάτων, ο άνεμος, οι  δυνάμεις Coriolis, η βαρυτική καταβύθιση, οι διαφορές θερμοκρασίας και αλμυρότητας, κλπ., ενώ οι παλίρροιες, που δημιουργούν παροδικά περιοδικώς εναλλασσόμενα ρεύματα, τα παλιρροϊκά ρεύματα, προκαλούνται από τις έλξεις της Σελήνης και του Ηλίου. Η βαθυμετρική διαμόρφωση του βυθού, το σχήμα της ακτογραμμής και οι αλληλεπιδράσεις με άλλα θαλάσσια ρεύματα επηρεάζουν τόσο την κατεύθυνση όσο και την ταχύτητα («δύναμη») ενός ρεύματος.
Τα ωκεάνια ρεύματα διατρέχουν μεγάλες αποστάσεις και συνολικά δημιουργούν την παγκόσμια αλοθερμική κυκλοφορία, που διαδραματίζει κυρίαρχο ρόλο στο κλίμα πολλών περιοχών της Γης. Τα μεγάλα ρεύματα επηρεάζουν τη μέση θερμοκρασία των γειτονικών τους περιοχών. Π.χ. τα θερμά ρεύματα που διασχίζουν μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη αυξάνουν τη θερμοκρασία των γειτονικών τους περιοχών ξηράς θερμαίνοντας τις θαλάσσιες αύρες που φυσούν επάνω από αυτές. Το πλέον χαρακτηριστικό τέτοιο παράδειγμα είναι ίσως το Ρεύμα του Κόλπου, που καθιστά τη βορειοδυτική Ευρώπη και ιδίως τις Βρετανικές Νήσους πολύ θερμοτερες από οποιαδήποτε άλλη περιοχή της Γης που βρίσκεται στο ίδιο γεωγραφικό πλάτος. Μία άλλη, αντίθετη περίπτωση είναι η Λίμα του Περού, όπου το κλίμα είναι δροσερότερο (υποτροπικό) από αυτό της τροπικής ζώνης στην οποία βρίσκεται, εξαιτίας της επιδράσεως του Ρεύματος Χούμπολτ.

Βασικά χαρακτηριστικά

Τα επιφανειακά θαλάσσια ρεύματα κατευθύνονται σε κάποιες περιπτώσεις από τον άνεμο και αναπτύσσουν χαρακτηριστικά δεξιόστροφες ροές στο Βόρειο Ημισφαίριο και αριστερόστροφες ροές στο Νότιο Ημισφαίριο εξαιτίας των δυνάμεων που ασκούν οι άνεμοι. Σε τέτοια ρεύματα, το φαινόμενο της σπείρας Έκμαν έχει ως αποτέλεσμα το ρεύμα να ρέει υπό γωνία ως προς τον άνεμο που το καθοδηγεί. Οι εκτάσεις που καταλαμβάνουν τα επιφανειακά ρεύματα μετακινούνται ελαφρά ανάλογα με την εποχή του έτους, κάτι εμφανέστερο στα ισημερινά ρεύματα.
Οι ωκεάνιες λεκάνες γενικώς έχουν από επάνω τους ένα μη συμμετρικό επιφανειακό ρεύμα, του οποίου ο ανατολικός κλάδος που ρέει προς τον ισημερινό είναι ευρύς και διάχυτος, ενώ ο δυτικός κλάδος που ρέει προς τους πόλους είναι πολύ στενός. Το φαινόμενο αυτό είναι συνέπεια της περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της. Τέτοιος κλάδος είναι και το Ρεύμα του Κόλπου.
Τα βαθιά θαλάσσια ρεύματα συντηρούνται από διαφορές πυκνότητας και θερμοκρασίας. Τα ρεύματα αυτά, που αποκαλούνται και «υποθαλάσσιοι ποταμοί», ρέουν κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας και δεν ανιχνεύονται άμεσα. Η σημαντική κάθετη κίνηση των υδάτινων μαζών, όπου παρατηρείται, είναι γνωστή ως ανάδυση και κατάδυση. Τα τελευταία χρόνια τα βαθιά ρεύματα ερευνώνται με τη χρήση ενός στόλου 4.000 υποθαλάσσιων μίνι-ρομπότ που ονομάζονται Argo.
Τα Νότια Ισημερινά Ρεύματα του Ατλαντικού και του Ειρηνικού Ωκεανού διασχίζουν τον ισημερινό της Γης. Παρά το ότι η δύναμη Coriolis είναι πολύ ασθενής κοντά στον ισημερινό, οι όγκοι νερού που κινούνται σε ρεύματα στις δύο πλευρές του σποκλίνουν ελαφρώς προς τους πόλους και αντικαθίστανται από βαθύτερα νερά. Η ισημερινή αυτή ανάδυση που συμβαίνει στα ισημερινά ρεύματα που κινούνται προς τα δυτικά είναι σημαντική επειδή τα νερά που αναδύονται από τα βάθη του ωκεανού είναι συχνά πλούσια σε θρεπτικά συστατικά για τους θαλάσσιους οργανισμούς. Σε αντίθεση, γενικώς δυσμενείς συνθήκες για την ανάπτυξη της θαλάσσιας ζωής επικρατούν στα περισσότερα μέρη των τροπικών περιοχών των ωκεανών, επειδή η ισχυρή διαστρωμάτωση των υδάτινων όγκων απομονώνει τα βαθιά ψυχρά και πλούσια σε θρεπτικά συστατικά νερά από τη φωτιζόμενη από το ηλιακό φως επιφάνεια.
Ο όγκος των επιφανειακών θαλάσσιων ρευμάτων αποτελεί μόλις το 8% του όγκου των θαλασσών, περιοριζόμενος στα ανώτερα 400 μέτρα, και διαχωρίζεται από τα βαθύτερα στρώματα εξαιτίας διαφορών στη θερμοκρασία και στην αλμυρότητα που επηρεάζουν την πυκνότητα των υδάτων.
Η ροή των θαλάσσιων ρευμάτων μετράται σε sverdrup (sv). 1 sv ισούται με ρυθμό ροής όγκου 1 εκατομμυρίου κυβικών μέτρων ανά δευτερόλεπτο.

Αλοθερμική κυκλοφορία

Στα βαθύτερα στρώματα των θαλασσών υπάρχουν επίσης οριζόντια και κάθετα ρεύματα. Η κίνηση του νερού εξαιτίας διαφορών στη θερμοκρασία του και την αλμυρότητά του αποκαλείται αλοθερμική κυκλοφορία. Κυματοειδή σημάδια σε ιζήματα, γραμμώσεις και η διάβρωση βραχωδών προεξοχών σε βαθείς θαλάσσιους πυθμένες αποτελούν ενδείξεις για την ύπαρξη σχετικώς ισχυρών και εντοπισμένων ρευμάτων βυθού. Κάποια από αυτά μπορεί να ρέουν με ταχύτητες της τάξεως των 60 εκατοστών ανά δευτερόλεπτο (2,2 χιλιόμετρα την ώρα).
Τα ρεύματα αυτά επηρεάζονται ισχυρά από την τοπογραφία του βυθού, καθώς το πυκνό και υπό πίεση νερό πρέπει  να ρεύσει υποχρεωτικά γύρω από προεξοχές. Για τον λόγο αυτό, αποκαλούνται κάποτε και «ρεύματα περιγράμματος». Τα ρεύματα βυθού κινούνται γενικώς προς τον ισημερινό όταν ρέουν στα δυτικά σύνορα θαλάσσιων λεκανών (below the western boundary surface currents). Ακόμα και τα πιο αργά, που κινούνται με ταχύτητα μόλις 1 ή 2 μέτρα την ημέρα, η δύναμη Coriolis επιδρά στη διεύθυνση της ροής τους.

Κατάδυση στις πολικές περιοχές

Το νερό των βυθών του Νότιου Ωκεανού αποτελεί την πιο ξεχωριστή από τις μάζες των βαθέων υδάτων του πλανήτη. Χαρακτηρίζεται από αλμυρότητα 34,65‰, θερμοκρασία -0,5 °C και πυκνότητα 1,0279 γραμμάριο ανά κυβ.εκατοστό, τη μεγαλύτερη για ωκεάνιο νερό, από τη μαζική παραγωγή του κοντά στις ακτές, και από την ικανότητά του να κινείται προς βορρά κατά μήκος του πυθμένα. Το νερό αυτό διαμορφώνεται κοντά στην ακτή της Ανταρκτικής που βρίσκεται νότια της Νότιας Αμερικής κατά τον χειμώνα, ως εξής: Το αλάτι συγκεντρώνεται σε θυλάκους ανάμεσα σε κρυστάλλους γλυκού νερού και εκδιώκεται έξω από τον όγκο του νερού που παγώνει κατά τον χειμώνα, με ρυθμούς 20 ως 50 εκατομμύρια κυβικών μέτρων το δευτερόλεπτο. Η μεγάλη πυκνότητα του νερού προκαλεί τη βύθισή του προς την υφαλοκρηπίδα, όπου αναμιγνύεται με σχεδόν ίσα μέρη νερού από το νότιο Ανταρκτικό περιπολικό ρεύμα. Το μίγμα διευθετείται κατά μήκος της άκρης της ανταρκτικής υφαλοκρηπίδας, κατέρχεται πέρα από αυτή και απλώνεται στην ωκεάνια άβυσσο, έρποντας αργά προς τα βόρεια. Η κίνηση αυτή γίνεται με πολλές φορές μικρότερη ταχύτητα από ό,τι η ροή των επιφανειακών ρευμάτων: στον Ειρηνικό μπορεί να χρειασθεί 400 χρόνια για να φθάσει στον 45ο παράλληλο Νότιου πλάτους, ενώ στη λεκάνη του Ατλαντικού Ωκεανού ρέει ταχύτερα από ό,τι στον Ειρηνικό και έχει ανιχνευθεί μέχρι και τις 40° Βόρειου πλάτους.
Μικρότερες ποσότητες πυκνού νερού που καταδύεται στον πυθμένα συγκεντρώνονται με τον ίδιο τρόπο στον Βόρειο Παγωμένο Ωκεανό, όμως η τοπογραφία του βυθού του ωκεανού αυτού δεν επιτρέπει στα νερά του βυθού του να διαφύγουν σε άλλους ωκεανούς, με την εξαίρεση διόδων που σχηματίζονται στις υποθαλάσσιες οροσειρές ανάμεσα στη Σκωτία, την Ισλανδία και τη Γροιλανδία. Αυτές οι δίοδοι επιτρέπουν στο ψυχρό και πυκνό νερό του Βόρειου Ωκεανού να ρεύσει στον Βόρειο Ατλαντικό.

Σημασία

Η γνώση των επιφανειακών θαλάσσιων ρευμάτων είναι απαραίτητη για τη μείωση του κόστους των θαλασσίων μεταφορών, αφού το ταξίδι μέσα τους μειώνει το κόστος καυσίμου. Κατά την εποχή των ιστιοφόρων πλοίων, η γνώση αυτή ήταν ακόμα σημαντικότερη. Παράδειγμα είναι το Ρεύμα Αγκούλας, που απέτρεπε επί μακρόν τους Πορτογάλους εξερευνητές να φθάσουν στην Ινδία. Στην εποχή μας, όσοι θέλουν να κάνουν τον γύρο του κόσμου με ιστιοφόρο χρησιμοποιούν επίσης τα επιφανειακά θαλάσσια ρεύματα για να αναπτύξουν και να διατηρήσουν ταχύτητα. Τα θαλάσσια ρεύματα είναι επίσης πολύ σημαντικά στη διάδοση πολλών θαλάσσιων μορφών ζωής, οπως του ευρωπαϊκού χελιού.
Τα θαλάσσια ρεύματα είναι σημαντικά στη μελέτη των θαλάσσιων συντριμμάτων και αντιστρόφως. Επηρεάζουν επίσης τις θερμοκρασίες και το κλίμα σε όλο τον κόσμο. Π.χ. το ωκεάνιο ρεύμα που φέρνει θερμά νερά από τον βόρειο τροπικό Ατλαντικό στη βορειοδυτική Ευρώπη εμποδίζει τον σχηματισμό πάγου στις ακτές, που θα εμπόδιζε τα πλοία να προσεγγίζουν και να φεύγουν από τα λιμάνια. Από την άλλη, τα ψυχρά ωκεάνια ρεύματα που ρέουν από τις πολικές περιοχές μεταφέρουν τεράστιες ποσότητες πλαγκτού που είναι κρίσιμες για την επιβίωση αρκετών ειδών των θαλάσσιων οικοσυστημάτων, από τα οποία τρέφονται τα ψάρια. Για τον λόγο αυτό άφθονοι πληθυσμοί ιχθυοπανίδας ζουν στην επικράτεια τέτοιων ρευμάτων.
Τα θαλάσσια ρεύματα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, παρόμοια με τα υδροηλεκτρικά έργα, όπως έχει ήδη προταθεί δοκιμαστικά για περιοχές στα ανοικτά της Ιαπωνίας, της Φλόριντα και της Χαβάης.