Untersuchungen über den Wärmeumsatz an der Meeresoberfläche und die Meeresströmungen im Indischen Ozean

Zusammenfassung

Der Küstenverlauf des Indischen Ozeans legt den Gedanken nahe, daß dieser Ozean in den Gebieten nördlich des 35. Parallelkreises südlicher Breite gegen die anderen Ozeane fast abgeschlossen ist. Denn die Durchlässe zwischen den Sunda Inseln, Neu Guinea und Australien sind vergleichsweise schmal gegenüber der Gesamtlänge der östlichen Küsten dieses Ozeans. Das Integral des Wärmeumsatzes, genommen über solch ein abgeschlossenes Meeresgebiet, müßte über das ganze Jahr Null sein, weil die Temperatur des Ozeans über längere Zeiten ungeändert bleibt. Untersuchungen, die in dieser Richtung im Jahre 1951 ausgeführt wurden, zeigten, daß diese Bedingung nicht erfüllt war. Der Ozean verlor Wärme.

Die Beobachtungen in dem neuen Australischen Strahlungsnetz ließen erkennen, daß diese früheren Berechnungen eineÅngströmsche Formel für die Globalstrahlung benutzten, die zu kleine Werte gab. Die Berechnungen von Karten des Wärmeumsatzes mit einer korrigierten Formel zeigten Gleichheit von Wärmegewinn und Verlust für den ganzen Indischen Ozean. Aber es bestehen große Differenzen in den jährlichen Mitteln des Wärmeumsatzes in den verschiedenen Teilen dieses Ozeans. Besonders in seinem Mittelteil besteht ein großes Gebiet mit Wärmeverlust östlich von Madagaskar, während der Ozean im Norden und Süden von diesem Verlustgebiet Wärme aufnimmt. Der Wärmetransport zu dem Verlustgebiet des Wärmeumsatzes im Mittelteil des Ozeans ist nur möglich durch die Meereströmungen und zwar sowohlin der Oberfläche als auchunter derselben.

In einem kurzen Abschnitt wurde der jährliche Gang des mittleren Wärmeumsatzes und der mittleren Oberflächentemperatur, genommen über den ganzen Indischen Ozean, behandelt. Es wurde eine Phasendifferenz zwischen beiden Elementen von zwei Monaten festgestellt und eine mittlere Stärke der vom Wärmeumsatz beeinflußten Oberflächenschicht von 123 m.

Zur Untersuchung der Rolle der Meeresströmungen mit Bezug auf den Wärmetransport wurden zehn Bahnen von Körpern gezeichnet, die als mit den Meeresströmungen driftend angenommen wurden. Es wurde dann die Annahme gemacht, daß diese Driftwege die Bahnen der an der Oberfläche bewegten Wassermassen selbst darstellen. Der Wärmeumsatz und die Oberflächentemperaturen zeigen in den nördlichen und südlichen Teilen des Ozeans einen kleinen Wärmegewinn, aber für die Wege durch das Wärmeverlustgebiet eine beträchtliche Wärmeabgabe.

Daraus mußte geschlossen werden, daß die ursprüngliche Annahme, der Indische Ozean bilde ein in sich abgeschlossenes System des Wärmeumsatzes, aufgegeben werden muß. In dem ganzen nördlichen Sommer wird der Ozean von einem Meeresstrom durchflossen, der durch die Öffnungen an seinen Ostküsten in der Äquatorialzone kommt, nach Westen fließt und in den Agulhas-Strom entlang Südafrika einmündet.

Betrachtet man den Beitrag der Zirkulationen unter der Oberfläche zu dem Ausgleich zwischen den Gebieten positiven und negativen Wärmeumsatzes, so muß die Tatsache betont werden, daß in den Tiefen von 200 und 400 m unter den Gebieten des stärksten Wärmeverlustes an der Oberfläche sowohl im Indischen als auch im Stillen Ozean Gebiete von relativen Höchsttemperaturen liegen.

Summary

The shape of the coasts of the Indian Ocean suggests that this ocean is, in its area north of 35° S almost separated from the other oceans, because the openings between the Sunda Islands, New Guinea, and Australia are comparatively narrow with reference to the total length of the eastern coasts of this ocean. The integral of the heat exchange on the surface of the ocean extended over such a closed ocean region should be zero for the whole year, because the temperature of the ocean is unchanged for long periods. Investigations carried out in this direction in 1951 showed that this condition was not satisfied: The ocean displays a loss in heat.

The observations of the new Australian radiation network showed, used for the relevant calculations, thatÅngströms formula of global radiation gave too small values. The new calculations of charts of the heat exchange with a corrected formula showed equality of heat gain and loss for the whole Indian Ocean. But large differences in the yearly means of heat balance exist in different parts of this ocean. In particular, a large region of heat loss is present in the central part of the ocean east of Madagascar, while the ocean in the North and the South of this region gains heat. The transport of heat to the region of heat loss in the central part of the Indian Ocean is only possible by ocean currents, both, on the surface und under the surface.

In a section of this paper the annual variation of the mean heat exchange and the mean surface temperature is treated for the whole Indian Ocean. A phase difference of two months between both elements and a mean thickness of 123 m for the surface layer influenced by the heat exchange were found.

For investigations on the rôle of ocean currents with regard to the transport of heat ten trajectories of masses drifting with the currents were drawn on a chart of the Indian Ocean, assuming that these trajectories represent also the paths of water masses themselves. The heat exchanges and the temperatures along these paths show for the paths in the northern and southern parts of the ocean a small gain of heat but, for the ways through the above mentioned region of heat loss a considerable loss of heat.

Therefore, it can be concluded that the previous assumption of the Indian Ocean, being a system with an own heat balance, must be abandoned. In the whole northern summer the ocean is penetrated by a current of water coming through the openings in the equatorial zone, flowing towards West and flowing into the Agulhas current along South Africa.

Considering the contribution of the circulations under surface to the compensation between the regions of positive and negative heat exchange, it must be emphasised that regions of maximum temperatures lie under the regions of the largest heat loss in depths of 200 and 400 m in both, the Indian and the Pacific Oceans.