Einfluß der Gezeitenstromturbulenz auf die hydrographische Schichtung der Nordsee

Zusammenfassung

Es wird das kritische vertikale Dichtegefälle ermittelt, das die Gezeitenstromturbulenz, die vom Meeresboden ausgeht, zum Erliegen bringt (Abb. 2). Ihm wird jenes vertikale Dichtegefälle gegenübergestellt, das der tägliche Wärmestrom durch die Turbulenz der winderzeugten Oberflächenströmungen bewirkt (Abb. 3). In derjeningen Tiefe, in der beide Gefällswerte gleich werden, liegt die Obergrenze der bodennahen Mischungsschicht, deren Verteilung in der Nordsee auf zwei ozeanographischen Schnitten verfolgt wird, die mit dem Vermessungs- und Forschungsschiff „Gauss” im August 1953 ausgeführt wurden (Abb. 1). Der eine Schnitt verläuft vom Nordausgang der Nordsee zu den westfriesischen Inseln, der andere von der schottischen zur norwegischen Küste (Abb. 4). Durch diese Anordnung konnten alle charakteristischen sommerlichen Lagen in der Nordsee erfaßt werden: der Übergang von der unbedeutenden bodennahen Mischungsschicht in der nördlichen Nordsee zur mächtigen Mischungsschicht der mittleren Nordsee, die dort in den Gebieten mit höheren Gezeitenströmen die normale sommerliche Sprungschicht zu einer wenige Dezimeter dicken Schicht zusammendrängt und die in den Gebieten mit starken Gezeitenströmen in die oberflächennahe Mischungsschicht übergreift. Als Folge davon wird in ausgedehnten Gebieten Schichtungslosigkeit während des ganzen Jahres aufrechterhalten. Die weitreichenden, verschiedenartigen Einflüsse dieser Mischungsvorgänge machen sich unter anderem auf den Jahresgang der Oberflächentemperatur der Nordsee deutlich bemerkbar (Abb. 5 und 6).

Summary

The critical vertical density gradient for suppressing the tidal current turbulence which originates from the bottom of the sea is determined (fig. 2). It is compared with the vertical density gradient caused by the daily heat transport in consequence of the turbulence of the wind-produced surface currents (fig. 3). At the depth where the two gradients become equal there lies the upper limit of the mixed ground layer. Its distribution in the North Sea is shown by two oceanographic profiles on the basis of measurements carried out by the survey and research ship „Gauss” in April 1953 (fig. 1). One profile extends from the northern exit of the North Sea to the West-Frisian islands, the other one from the Scotch to the Norwegian coast (fig. 4). By this arrangement all characteristic summer situations in the North Sea could be included: the change from the small mixed ground layer in the northern North Sea to the mighty mixed ground layer of the central North Sea compressing there, in regions with higher tidal currents, the normal summer discontinuity layer to a few decimeters and, in regions with strong tidal currents, reaching into the mixed surface layer. As a consequence in vast regions a state without stratification is maintained during the whole year. The far-reaching and various influences of these mixing processes, e. g. on the annual variation of the surface temperature of the North Sea, are evident (fig. 5 and 6).

Résumé

On recherche le gradient vertical critique de densité capable d'annuller le remous dû à la marée au fond de la mer (fig. 2) et on le compare au même gradient produit par le réchauffement diurne combiné avec la turbulence des courants de surface dûs au vent (fig. 3). La profondeur à laquelle ces deux gradients sont identiques fixe la limite supérieure de la couche de mélange voisine du fond. La distribution de cette couche dans la Mer du Nord ressort de deux profils relevés par le navire océanographique „Gauss” en août 1953 (fig. 1). L'un des profils va de l'extrémité septentrionale de cette mer jusqu'aux îles occidentales de la Frise; l'autre s'étend de la côte écossaise à celle de la Norvège (fig. 4). De cette façon une étude de tous les caractères estivaux de la Mer du Nord met en évidence le passage de la faible couche de mélange dans le Nord à la couche très importante dans la région moyenne; cette dernière couche a pour effet de réduire à quelques décimètres la couche de transition estivale normale dans les régions à courants de marée profonds tandis qu'elle pénètre dans la couche de mélange de surface dans les régions à forts courants de marée. En vertu de ces processus, l'absence de stratification se maintient pendant toute l'année dans de vastes régions. Les effets variés et lointains de ces phénomènes de mélange se font nettement sentir, entre autres, sur la variation annuelle de la température de surface dans la Mer du Nord (fig. 5 et 6).