Waarom scherpe temperatuurgrenzen in de oceaan niet altijd sterker worden
Je kent het misschien van zwemmen in zee: opeens zwem je door een koude stroming, terwijl het water een meter verderop veel warmer is. Zulke scherpe overgangen in de oceaan heten fronten. Nieuw onderzoek laat zien dat de oceaan zelf een rem kan zetten op het scherper worden van die fronten.
Een oceaanfront is een gebied waar het water snel van temperatuur en dichtheid verandert, vergelijkbaar met een weerfront in de atmosfeer maar dan onder water. Deze fronten ontstaan en versterken zich door een proces dat onderzoekers frontogenese noemen: letterlijk het "geboren worden" van een front. Verschillende krachten spelen daarbij een rol, zoals stromingen die het water uit elkaar trekken en verschillen in menging door wind en golven.
Een van die krachten is verticale menging: het doorroeren van waterlagen boven elkaar, zoals wind dat doet met de bovenste meters van de oceaan. Tot nu toe dachten wetenschappers dat verticale menging vooral fronten kan verzwakken, via een proces dat over lange tijd de scherpe randen uitsmeert. Maar diezelfde menging kan ook averechts werken: ze verstoort het evenwicht in de stroming rond het front, waardoor een extra circulatiepatroon ontstaat dat het front juist kan versterken.
Het onderzoeksteam achter deze studie ontdekte dat verticale menging onder bepaalde omstandigheden dat versterkende effect juist kan tegengaan. Dit gebeurt als de breedte van het front groter is dan een bepaalde kritieke grens. Met andere woorden: brede fronten kunnen door menging in een soort stabiele toestand belanden, waarin ze niet verder aanscherpen. De onderzoekers ontwikkelden een rekenmethode om deze evenwichtstoestanden te vinden en onderzochten van welke factoren dit precies afhangt, zoals de sterkte van de menging en de breedte van het front.
Daarnaast vergeleken ze hun bevindingen met bestaande wiskundige benaderingen voor hoe warmte en stroming zich rond een front gedragen. Die bleken verrassend goed te kloppen met de nieuw gevonden evenwichtstoestanden, zelfs in situaties waarvoor die benaderingen oorspronkelijk niet waren bedoeld.
Wat betekent dit (nog) niet: Dit is één theoretisch onderzoek, gebaseerd op wiskundige modellen en berekeningen. Het gaat niet om metingen in de echte oceaan en het onderzoek doet geen uitspraken over concrete gevolgen voor het weer, de zeespiegel of het klimaat op korte termijn. Wel helpt dit soort werk om klimaatmodellen op langere termijn preciezer te maken, omdat oceaanfronten invloed hebben op hoe warmte en stromingen zich over de wereld verspreiden.
Voor het dagelijks leven verandert er dus nu nog niets. Maar oceaanfronten spelen een grote rol in het transport van warmte, voedingsstoffen en CO2 tussen de oceaan en de atmosfeer. Een beter begrip van hoe deze fronten ontstaan en zich gedragen, helpt klimaatwetenschappers om computermodellen van de oceaan nauwkeuriger te maken. Dat is belangrijk, omdat die modellen weer worden gebruikt om voorspellingen te doen over bijvoorbeeld zeestromingen en het klimaat op lange termijn.