Aghulasströmmen är likt Golfströmmen en västlig gränsström. Den startat i den södra änden av Moçambiquekanalen och flyter söderut mot södra Sydafrika. Aghulasströmmen är en smal och stabil ström och kan sträcka sig ner till ett djup på ungefär 2000 m. Den totala volymtransporten är uppskattad till 62-75 Sv (1 Sv/Sverdrup = 1 000 000 000 liter/sekund) vilket är i samma storleksordning som Golfströmmen.

I regioner där vågor möter en stark motriktad ström är det ofta svårt att föra ett skepp eftersom vågorna blir brantare och mer energetiska där. Ett sådant fall kan t.ex. uppstå när dyning (långa vågor) från antarktiska stormar rör sig norrut och möter starka sydgående strömmar.

Arktiska Oceanen

"Bryter isen". Bild tagen under HOTRAX'05 expeditionen till Arktis. © Göran Björk.

Den Arktiska Oceanen är nästan hel omringad av land och är den minsta och nordligaste av världens alla oceaner. De centrala delarna har typiska djup mellan 4000-4500 m medan djupet bara är 50-200 m på det mycket breda shelfområdet längs Sibirien och Barents hav. Arktiska Oceanen är sammankopplad med Nordatlanten via Framsundet (mellan Svalbard och Grönland) och längs norra Barents Hav. Det finns även en koppling till Stilla Havet genom Beringssund och en till Baffinviken genom ett antal kanaler i den Kanadensiska Arkipelagen.

Ett speciellt karaktärsdrag är det årligen varierande istäcket som har en typisk tjocklek på 2-3 m. Isen är i konstant rörelse av den variabla vinddrivningen som även orsakar sprickor, öppningar och upptryckta ryggar av is. En ansenlig mäng (10-15%) is är transporterad ut från Arktis varje år genom Framsundet. Den Arktiska Oceanen tar emot stora mängder av färskvatten från Asiatiska och Nordamerikanska kontinenten vilket upprätthåller ett relativt färskt ytskikt. Ett annat viktigt inslag är inflödet av varmt atlantvatten genom Framsundet som cirkulerar igenom hela bassängen. Det kan tydigt observeras som ett lager med en temperatur på över 0° C på djup mellan 200-600 m.
Kontaktperson: Göran Björk.

Östersjön

Östersjön kan betraktas som ett innanhav med en topografi likt en fjord med flera trösklar. Många kemiska och biologiska parametrar, som t.ex. salthalt, har starka gradienter både horisontellt och vertikalt.

Östersjön utgör en unik och viktig miljö som håller på att genomgå stora förändringar p.g.a. övergödning, förorening, missbruk av naturresurser såsom överfiske, och klimatförändringar. Området uppvisar stora variationer mellan säsonger, år och regioner vilket primärt beror på dess geografiska plats mellan Nordatlanten och Eurasien.

I avrinningsområdet till Östersjön bor det cirka 80 millioner människor i 14 olika länder med snabba politiska, industriella och socioekonomiska förändringar. Östersjön är mycket dynamisk och starkt påverkad av storskalig atmosfärisk cirkulation, flodtillrinning och det begränsade vattenutbytet (beroende på dess smala mynningsområde). Havsis bildas varje år och dess maximala utbredning, beräknat som långtidsmedel, är ungefär lika stor som halva ytarean.

Kontaktperson: Anders Omstedt.

Datormodellering

Temperaturen på havsytan i en värmedriven kvadratisk ocean (klicka för att förstora). Simulated med MIT-GCM modellen vilken är en generell cirkulations modell.

Datormodeller används i stor utsträckning inom oceanografin. Dagens datorer är dock alldeles för långsamma och vår kunskap om att korrekt kunna modellera alla processer i havet är alldeles för fragmentarisk. Mycket ansträngning läggs därför på att göra olika modeller lämpliga för olika slags fenomen och att öka dessa modellers noggrannhet.

Kontaktperson: Olof Dahl.

Corioliskraften

I detta exempel är en sten kastad från den gröna punkten och riktad mitt emot den motsatta diskens periferi. När stenen är i luften så verkar inga krafter på den och fortsätter följaktligen mot den ursprungliga positionen. Den svarta linjen är den bana som en observatör som står på disken kommer att se, därför verkar det som en kraft drar stenen till höger. Den blå linjen är den bana som är observerad i den absoluta referensramen (din skärm).

Corioliskraften är en skenkraft resulterande från jordens rotation. Den verkar på alla föremål som har en hastighet vilken är relativ till jordklotets. Kraften är riktad 90° till höger om hastighetsriktningen på norra halvklotet och till vänster på södra halvklotet.

Newtons andra lag anför att den absoluta hastigheten hos ett föremål är oförändrad om ingen extern kraft verkar på den. Vad gäller termen ¿absolut¿ så tänk på hur positionen, hastigheten och riktningen skulle observeras i en referensram som, relativt till fixstjärnor, inte rörde på sig alls. Om du står på Nordpolen och kastar en tegelsten i riktning mot Göteborg så kommer den att missa målet. Medan tegelstenen är i luften så verkar inga krafter på den för att ändra dess absoluta hastighet, varken till höger eller vänster, men jordytan fortsätter dock att rotera under den. För en observatör på marken kommer det därför att se ut som en kraft får tegelstenen att vika av åt höger.

Corioliskraften är lätt att uttrycka matematiskt och dessa fina visualiseringar är mycket instruktiva.

Utöver att den är uppenbart viktig gör geofysiska flöden så är corioliskraften tillämpbar på vilket föremål som helst som rör sig i en roterande referensram.

Cyanobakterier (blå-gröna alger)

Blommning av cyanobakterier. © Kustbevakningen

Cyanobakterier är encelliga organismer som finns nästan överallt på jorden. De är mer kända under namnet blå-gröna alger p.g.a. deras fotosyntetiserande kapacitet och de har varken cellkärna eller organeller vilket gör att de tillhör fylumet Monera. Många arter av cyanobakterier innehåller gasfyllda membransäckar (vakuoler) som gör att de kan hålla sig flytande i vattnet.

Till skillnad från andra kategorier av fytoplankton så kan cyanobakterier assimilera kvävgas som är löst i vattnet och är därmed oberoende av den minskande tillgången på nitrat, nitrit eller ammonium som övriga organismer måste anpassa sig till på sommaren. Denna egenskap gör att cyanobakterierna under lugna förhållanden kan bilda stora sammanhopningar (blomningar) vid havsytan i Östersjön och i andra estuarina områden. En ökad tillgänglighet av fosfat innan vårblomningen av fytoplankton startar tillsammans med en hög temperatur i ytvattnet är ett krav för att det skall kunna bildas blomningar av cyanobakterier på sommaren i Östersjön.

Blomningarna av cyanobakterier i Östersjön domineras av arten Nodularia spumigena. Kontakt med vatten som innehåller giftiga cyanobakterier kan orsaka hudirritation och vid intag kan det leda till illamående och andra obehagliga effekter.

Kontaktpersoner: Anders Stigebrandt, Jörgen Öberg.

Diapyknisk blandning

Diapyknisk blandning är blandningen av en fluid och dess egenskaper genom en yta med kontant densitet. I naturliga vatten sker blandningen av turbulenta rörelser vilket rör om vattnet och får olika vattenpaket att komma närmre varandra och då kan den molekylära friktionen utföra den sista irreversibla blandningen. I en stabilt skiktad vattenmassa hindrar skiktningen turbulenta rörelser genom densitetsytor. Därför är den diapykniska blandningen mycket mindre än den isopykniska blandningen, vilket är blandning av vatten men samma densitet (se även dispersion).

Nära gränsytor är den diapyknisk blandningen ofta orsakad av den turbulens som är genererad vid själva gränsytan. Den huvudsakliga källan till blandning längre bort från gränsytorna är genererad av interna vågor.

Diapyknisk blandning är trots detta den primära drivningsmekanismen för cirkulationen i världshaven då den tillåter kallt och tungt djupvatten att stiga mot havsytan samtidigt som det blandas med det varma ytvattnet.

Kontaktperson: Lars Arneborg

Dispersion

Numeriska experiment som simulerar utvecklingen av ett spårämnesmoln med tiden (koncentrationen visas till höger om bilderna). Den översta bilden visar spridningen av ett spårämnesmoln som ursprungligen var 10 km stort (och hade en koncentration på 1) efter 10 dagar. Koncentrationen är fortfarande ganska hög och två distinkta "blobbar" har bildats p.g.a. hur strömmarna och den vertikala blandningen har agerat ihop under denna period. Den mittersta figuren visar spårämnet efter 50 dagar. Dess yta har vuxit sig större och koncentrationerna har minskat. I den nedre figuren har det gått 75 dagar sedan spårämnet släpptes ut och koncentrationerna är väldigt små.

Modelldetaljer ur "Horizontal dispersion in the sea caused by recurring changes of the depth of the wind drift" av Signild Nerheim och Anders Stigebrandt.

I oceanografi kan dispersion betyda två olika saker. Den första är relaterad till vågor. Den andra är relaterad till dispersionens statistiska koncept där data är spritt runt ett medelvärde, m.a.o. hur en substans dispergerar eller sprider ut sig från den ursprungliga koncentrationen.

Horisontell dispersion beskriver hur ett spårämne, t.ex. en kemikalie, näringsämnen eller någon annan substans, sprider sig horisontellt. Det studeras vanligtvis genom att släppa ut ett färgämne och mäta hur snabbt dess area ökar och hur koncentrationen minskar.

Dispersion är summan av många olika sorters rörelser, alltifrån turbulens och småskaliga vågor till större strömsystem och virvlar, och det är därför mycket svårt att förutsäga hur snabbt spridningen kommer att breda ut sig. De flesta observationer och teorier är likväl överens om att ytan hos en substans ungefär ökar med tiden i kvadrat. För mikrobiologer är denna snabba spridning av substanser speciellt viktig då den kan bidra till att förklara varför ¿Allting är överallt¿.

Kontaktpersoner: Signild Nerheim, Anders Stigebrandt.

Ekman spiral

Ekmanspiralen och mekanismerna för hur den fungerar (klicka för att förstora). (a) Modell av Ekmanspiralen. (b) En vattenmassa kan liknas vid en uppsättning lager. (c) Ekmanspiralen åskådligjord i en vattenmassa. (Ur Tom Garrison: ¿Oceanography: An Invitation to Marine Science¿, Wadsworth Publishing Company, Belmont, 1993)

Ur en historisk synvinkel så observerade Fritjof Nansen på sina Arktiska expeditioner att isberg tenderar att driva till höger om vinden på norra halvklotet. Han delgav denna idé till V. Walfrid Ekman som utvecklade en teori om denna drift vilken har blivit den berömda Ekmandriften.

Fenomenet är delvis beskrivet av Corioliskraften och den interna friktionen i vattenkolumnen. Föreställ dig ett vattenpaket i ytskiktet på norra halvklotet. En kraft från vinden verkar på ovansidan av paketet och orsakar en friktionsstress i vindens riktning och paketet börjar röra på sig. Så fort den börjar röra sig så verkar Corioliskraften på den i rät vinkel åt höger (vänster) mot vindriktningen på norra (södra) halvklotet. Samtidigt bildas en bromsande friktionsstress mellan bottenytan av detta vattenpaket och det underliggande vattenlagret. Denna bromsande kraft är motriktad vattnets rörelseriktning i ytlagret. Resultatet blir ett ytlager som rör sig 45° till höger om vinden (på norra halvklotet).

Denna teori kan tillämpas på de lager som följer på varandra under ytlagret. Hastigheten hos var och ett av dessa minskar successivt med djupet p.g.a. friktionsförlusterna och rotationen åt höger p.g.a. Corioliskraften. Så småningom kommer ett lager, en bra bit under ytlagret, att röra sig motsatt vindriktningen med en viss hastighet och detta djup kallas Ekmandjupet. Rotationen medurs av strömmens riktning och hastighetens avtagande är mer känd som Ekmanspiralen.

Golfströmmen

Golfströmmens förgrening utanför udden Hatteras. Bild: ESA/Envisat.

Strömsystemet i Nord Atlanten är dominerad av en cirkulation som går medurs med en smal förgrening känd som Golfströmmen längs Nordamerikas ostkust. Den transporterar varmt vatten från tropiska latituder långt norrut i Atlanten. Strömmen bildar en gräns mellan varmt vatten från Sargassohavet och kallare vatten till väster och norr om strömmen. En del av detta flöde tar sig in i de nordiska haven vilket är associerat med ett betydande bidrag av värme till Skandinavien och norra Europa.

Drivningen av detta strömsystem är dominerad av vindstresser vid ytan likväl som av mötet mellan varma och kalla vattenmassor. Växelverkan mellan dessa krafter är dock fortfarande inte fullt förstådd.

Interna vågor

Internt halvdagligt tidvatten observerade precis innanför tröskeln till Gullmarsfjorden. Figuren visar hur djupet för olika ytor av konstant densitet varierar med tiden.

Interna vågor är vågor som finns i stabilt skiktade vätskor p.g.a. vertikala oscillationer av densitetsytorna. De interna vågorna rör sig mycket långsammare än ytvågorna och har oftast mycket större våghöjd än dessa. Typiska interna våghastigheter (fashastigheter) har storleken 1 m/s medan långa ytvågor, som t.ex. tsunamis och yttidvatten, rör sig med hastigheter runt 200 m/s över djupt vatten. Orsaken till denna skillnad i hastighet beror på att de interna vågorna endast påverkas av flytkrafter (buoyancykrafter) inuti vätskan medan ytvågor påverkas av hela gravitationskraften.

Interna vågor med samma period som tidvattnet genereras vid brant topografi i fjordar och djuphavet av yttidvattnets interaktion med skiktning och topografi. Exempel på områden som aktivt genererar internt tidvatten är de mitt-oceaniska ryggarna och vulkaniska ögrupper som t.ex. Hawaii. Experiment som nyligen utförts har också visat att större delen av den diapykniska blandningen sker sådana områden.

Kontaktperson: Lars Arneborg

Sjöis

Sjön Mjörn i februari 2005. © Nils Abrahamsson.

Is bildas på sjöar, reservoarer och floder när ytvattnet kyls ned till en liten fraktion av en grad under noll. Olika typer av is bildas beroende på de meterologiska och hydrologiska förhållandena som råder.

Samspelet mellan is och snö kan också markant påverka tjockleken på isen. Det är t.ex. väl känt att isen kan vara tunnare på ytor som är täckta med snö än de som inte är täckta. Skridskoåkningens syn på sjöis kan du hitta på www.thinkice.com.

Kontaktperson: Anders Omstedt.

Oceancirkulation

Oceancirkulationen är i huvudsak driven av vindar och differentiell uppvärmning genom havsytan men tidvattendrivningen har dock en påtaglig inverkan som påverkar blandningskraften. I de övre lagren i de tre största oceanerna finner vi anti-cykloniska strömsystem (moturs på norra halvklotet). Strömmen runt Antarktis, det cirkumpolära flödet, är i övrigt en stor bidragande del. Djuphavscirkulationen, ofta kallad den termohalina cirkulationen, ventilerar djuphavet och recirkulerar därmed näringsämnen som ackumulerats där, ett resultat av det organiska material som ¿regnar¿ ner från de övre produktiva lagren.

Den termohalina cirkulationens dynamik är extremt komplex, vilket huvudsakligen beror på den tävling som ständigt pågår mellan temperaturen och salthalten att bilda densitetsfältet i oceanen. I diskussionen om möjliga konsekvenser av ett framtida modifierat klimat har det spekulerats i att denna tävling skulle kunna ge upphov till en komplett förändring av oceanens tillstånd. Sådana antaganden är förmodligen grovt överdrivna.

Havsis

Havsis är ett tunt, dynamiskt och fast lager mellan atmosfären och oceanen i polar- och polarnära områden. Den täcker omkring 7 % av världens ocean och bildas även på lägre latituder i hav som Östersjön och Bohai Havet (på engelska).

De fysiska och biokemiska egenskaperna hos havsis är komplexa och ytterst dynamiska. Det finns många sorters havsis. Regionala iskartor kan hittas på Bremens Universitet och SMHI.

Kontaktperson: Anders Omstedt.

Seicher

Seicher är naturliga eller resonanta svängningar i stängda eller halvt stängda bassänger som sjöar och fjordar. De är i princip identiska med de svängningar som går att få fram i ett badkar genom att röra sig fram och tillbaka med rätt frekvens. Genom att fortsätta dessa rörelser med rätt frekvens kan man få vattnet att svämma över på badrumsgolvet. Seicher är vanligtvis genererade av förändringar i vindhastighet och vindriktning i naturen.

I skiktade bassänger kan det finnas både ytseicher och interna seicher. Ytseicherna består av ytvågor som reflekteras fram och tillbaka medan de interna seicherna består av interna vågor. De interna seichernas period är vanligtvis mycket längre än seicherna på ytan p.g.a. de interna vågornas låga fashastighet. Som ett exempel är den dominerande ytseichens period i Gullmarsfjorden cirka 2 timmar medan den interna seichens period är av storleken 2 dagar.

Kontaktperson: Lars Arneborg

Skiktning

Havsvattnets densitet beror på temperatur (T) och salthalt (S) och en TS-graf används ofta för att identifiera vattenmassor.

Generellt är vattnet i hav och sjöar skiktad på så sätt att vatten med den minsta tätheten återfinns i ytan och sedan ökar tätheten (densiteten) med djupet. Detta är en konsekvens av de s.k. buoyancykrafterna, ett vattenpaket med mindre densitet än sin omgivning (positiv buoyancy) tenderar att röra uppåt medan vatten med högre densitet än sin omgivning (negativ buoyancy) då rör sig neråt. Färskvattnets densitet bestäms primärt av temperaturen medan havsvattnets densitet bestäms både av temperatur och salthalt. I figuren visas densiteten som funktion av salthalt och temperatur. Man kan se att densiteten för färskvatten (S = 0) har ett maximum på ungefär 1000 kg/m3 vid 4°C. Detta maximum är viktigt för påbörjandet av tillfrysningen av sjöar. Temperaturen för maximal densitet minskar för ökad salthalt, för havsvatten (S = 35) är den cirka -4°C.

Vanligtvis så finns det ett nästan homogent av vinden välblandat ytskikt, separerat av en stark densitetsgradient, ovanför ett lager med mycket mindre blandning i. Gradienten kallas för termoklin eller haloklin beroende på om det är temperaturen eller salthalten som mest påverkar skiktningen. Den generella termen är pyknoklin vilket inkluderar effekterna från både temperaturen och salthalten. Det välblandade ytskiktet och den underliggande pyknoklinen har stor betydelse för den biologiska produktiviteten.

Ytor med konstant temperatur, salthalt och densitet kallas var för sig isotermer, isohaliner och isopykner.

Kontaktperson: Lars Arneborg

Tropiska cykloner

Den tropiska cyklonen ¿Japhet¿ utanför Mozambique 2 mars 2003. Bild med benäget tillstånd från MODIS Rapid Response Project på NASA/GSFC.

Tropiska cykloner är den allvarligaste typen av vädersystem som påverkar tropiska och subtropiska kustområden. Alla cykloner bildas ute på det öppna havet där temperaturen är minst 27° C. De bildas i ett bandliknande område som är ca 500 km brett. Bandet löper längs båda sidor av ekvatorn med en högsta latitud runt 20-25 grader, vilket är ett avstånd på ca 2500 km från ekvatorn. På grund av den svaga Corioliskraften i närheten av själva ekvatorn så bildas inga cyklonerna just där.

På norra halvklotet så uppträder de från juli till oktober och på södra halvklotet från december till mars. Frekvensen som de uppträder med varierar mycket mellan de olika oceanområdena och den årliga förekomsten kan vara högst variabel.

Resultaten från för mäskligheten katastrofala cykloner som går in över land skiljer sig också mycket. Områden med frekvent landkänning är Mexikanska Gulfen (orkan), Bengaliska Viken (cyklon) och Sydkinesiska Sjön (tyfon). En komplex uppsättning faktorer påverkar deras uppkomst och intensifiering (NOAA har en utmärkt lista med vanliga frågor och svar).

Förutsägelsen av banor, intensifieringen och landkänningen engagerar forskare inom metrologi och oceanografi. På avdelningen studerar vi förhållandena i södra Indiska Oceanen, speciellt intensifieringen beroende på varma ringar från det innersta i Moçambique Kanalen och risken att cykloner får landkänning i Moçambique.

Kontaktperson: Lars Rydberg

Vågdrift

Satellitbilder på oljefläckar från tankern Prestige som sjönk 29 november 2002 utanför Spaniens nordvästra kust. Oljan syns som svarta strimmor. (Bild: ESA)

De flesta människor har upplevt vågdriften på något sätt. Antingen genom att flyta omkring på vågorna själva eller upptäckten av att favoritflytmadrassen sakta flyter ut till havs när de njuter av en skön dag på stranden.

Alla oceaniska vågor har en åtföljande drifthastighet och denna drift beror både på vågen och på det som flyter på den, t.ex. olja eller is. Oljespill tenderar att driva fortare än det omgivande vattnet på grund av den vågdämpande effekten som oljan har.

Stora kvantiteter olja kan släppas ut då ett fartyg förliser så det är därför mycket viktigt att hålla reda på vart oljan tar vägen för att förhindra att skador kustområden. Till övervakningen kan verktyg som t.ex. satellitbilder och numeriska prognosmodeller användas.

Kontaktperson: Kai Christensen

Kontaktinformation

Institutionen för geovetenskaper

Box 460, 405 30 Göteborg

Besöksadress:
Guldhedsgatan 5A, 413 20 Göteborg

Telefon:
031-786 00 00

Fax:
Fax 031-786 19 86

Till sidans topp

Sidansvarig: Kristina Seftigen
Sidan uppdaterades: 2007-03-30 09:23

Tipsa en vän
Utskriftsversion

Om webbplatsen | Karta