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Wasserhaushalt des Mittelmeeres

Jessica Gianoncelli, Scuola Europea Varese

Topographie

Aufgrund seiner klimatischen Verhältnisse unterscheidet sich das Mittelmeer deutlich von vielen anderen Meeresgebieten: charakteristisch ist nicht nur sein mildes Klima, sondern auch sein sehr salzreiches Wasser, welches durch erhöhte Verdunstung hervorgerufen wird. Diese hohen Salzgehalte sind mit dafür verantwortlich, dass im Mittelmeer - anders als beispielsweise in der Ostsee - schweres Tiefenwasser gebildet werden kann.

 

Forschungsgebiete

Der Wasserhaushalt des Mittelmeeres ist für vielerlei verschiedene Fragen von Bedeutung, denn:

 

Geographie


Das Mittelmeer ist an der Sizilianischen Schwelle, die sich von Sizilien nach Tunesien erstreckt, in das östliche (Levantinisches Becken, Ionische See) und westliche Mittelmeer (Balearen Becken, Alboran See) geteilt, wobei das östliche Becken durchschnittlich tiefer ist als das westliche (siehe dunklere Blautöne auf der Karte weiter oben). Der tiefste Punkt des Mittelmeeres beträgt 5100 m, doch die Sizilianische Schwelle ist nur knapp 400 m tief, während die engste Stelle der Strasse von Gibraltar nur etwa 14 km breit ist.
 
 

Verdunstung, Niederschlag, Zuflüsse

Das Mittelmeer ist mit seinem hohen Salzgehalt und seiner sehr hohen Verdunstungsrate (ca. 1 m Wassersäule pro Jahr) ein gutes und interessantes Beispiel für den Zusammenhang zwischen Zu-und Abfluss in Meeresgebieten. Zu der starken Verdunstung kommt es durch die grosse Erwärmung, welche schnelle Verdunstung begünstigt, und durch trockene Winde, die das ganze Jahr über vor allem von Nordwesten das Mittelmeer erreichen.

Wie die folgende Grafik veranschaulicht, spielen im Gegensatz zum Zufluss von Atlantikwasser der Niederschlag (Regen) sowie der Zufluss von Flüssen nur eine geringe Rolle für das gesamte Mittelmeer. Die an sich zwar hohen Beiträge von Po, Nil und Donau senken den Salzgehalt z.B. in der Adria und im Schwarzen Meer, sind aber nicht in der Lage, die hohen Verdunstungsraten auch nur annähernd auszugleichen.


 
Bilanz 

(Quelle: M. Tomczak und J. S. Godfrey, 1994: Regional Oceanography: An Introduction. Pergamon Press, 422 Seiten)

Aus den Verdunstungsraten und dem Wasservolumen des Mittelmeeres lässt sich errechnen, dass die Zeit, die vergehen müsste, um das gesamte Wasser des Mittelmeeres durch Zuflüsse zu "erneuern", etwa 70 Jahre betragen würde!
 
 
 

Die Strasse von Gibraltar


Gibraltar

Satellitenbild der Strasse von Gibraltar (genauere Informationen: anklicken)
 

Der Wasseraustausch des Mittelmeeres mit dem Atlantik findet in der Strasse von Gibraltar statt. Dort herrscht eine starke Schichtung zwischen dem salzarmen, kälteren Wasser des Atlantiks, welches nahe an der Meeresoberfläche ins Mittelmeer fliesst, und dem salzreichen ausströmenden Mittelmeerwasser, das sich in der Nähe des Meeresbodens bewegt. Dies ist mit sehr starken Strömungen (bis zu 1m/s Strömungsgeschwindigkeit) verbunden und wird von einem ausgeprägten Gezeitenrhythmus überlagert.
 
 

Ausstrom Schema


(Die alten Phönizier (Karthager) scheinen diese Strömungsverhältnisse in der Strasse von Gibraltar bereits gekannt zu haben: sie sollen angeblich die Kraft der in den Atlantik strömenden tiefen Wassermassen genutzt haben, um trotz der entgegen gerichteten vorherrschenden Winde und Oberflächenströmungen durch die Strasse von Gibraltar in den Atlantik hinaus segeln zu können. Sie sollen grosse Treibanker in die Tiefe gelassen haben, um sich von dem Mittelmeerausstrom mitziehen zu lassen.)

Durch die Strasse von Gibraltar fliesst also frischeres (d.h. weniger salzreiches) Wasser aus dem Atlantik ins Mittelmeer und gewährleistet somit einen "Wasserwechsel". Wie oben bereits gezeigt ist der Abfluss von Mittelmeerwasser in den Atlantik dabei etwas geringer als der Zufluss von Atlantikwasser ins Mittelmeer. 

 

 

Die Strömungen im Mittelmeer

Das einströmende Atlantikwasser, welches eine durchschnittliche Temperatur von 15 Grad C und einen Salzgehalt von ca. 36 Promille besitzt, bewegt sich an der Oberfläche durch die relativ enge Strasse von Gibraltar in die Alboran See, wo es sich in einem grossen Wirbel von 150 km Durchmesser im Uhrzeigersinn nach Süden zur Nordafrikanischen Küste und dann als Algerischer Küstenstrom weiter in Richtung Osten bewegt. Während ein Teil dieses Wassers bei Sizilien nach Norden abgelenkt wird und dann im westlichen Mittelmeer weiterströmt, dringt der andere Teil weiter nach Osten vor bis in das Levantinische Becken. Auf diesem Weg wird durch starke Verdunstung der Salzgehalt allmählich auf 38-39 Promille erhöht (im Durchschnitt beträgt der Salzgehalt der Meere nur 35 Promille).

Strömungssystem

Wenn dieses Wasser nun im Winter abgekühlt wird, erhöht sich seine Dichte: es wird schwerer und sinkt in die Tiefe. Zusammen mit frischerem (also salzärmerem) Wasser, das weiter im Norden durch die kalten winterlichen Winde der Bora (Link1, Link2) in der Adria zum Absinken gebracht wird, vermischt es sich zum sogenannten Levantinischen Zwischenwasser, welches in etwa 200-500 m wieder nach Westen strömt.

Im Golf von Lyon kann das Levantinische Zwischenwasser noch weiter verdichtet werden: wenn im Winter kalte Luft von Sibirien über die Alpen und durch das Rhonetal als sogenannter "Mistral" (Link1, Link2) auf das Meer strömt, sinken die Wassertemperaturen im Ligurischen und Balearischen Wasserbecken. Das Oberflächenwasser sinkt in die Tiefe und vermischt sich mit dem salzreicheren Levantinischen Zwischenwasser. Bei intensiven Mistral-Ereignissen kühlt das Wasser bis auf etwa 12-13° C ab und kann innerhalb von Tagen bis in Tiefen von 2500 m sinken, wo es sich dann als Mediterranes Tiefenwasser in die tiefen Becken ausbreitet.

Bei Gibraltar schliesslich bildet ein Teil dieses Wassers zusammen mit dem darüberliegenden Levantinischen Zwischenwasser den Ausstrom, der sich von dort nach Westen in den Atlantik ergiesst.

 

Der Mittelmeerausstrom

Da der Ausfluss von Mittelmeerwasser, wie ja bereits erläutert, in der Tiefe und nicht an der Oberfläche stattfindet, ist er anhand einer Karte der Oberflächensalzgehalte von Mittelmeer und Atlantik (siehe unten) nicht zu erkennen. Es lässt sich kein offensichtlicher Zusammenhang zwischen den hohen Salzgehalten des Mittelmeeres (orange bis rot) und den ebenfalls relativ hohen Oberflächensalzgehalten (orange) im sogenannten Subtropischen Nordatlantik herstellen.

Dagegen ist auf der Karte des Salzgehalts in einer Tiefe von 1000 m deutlich zu sehen, wie sich das salzhaltige Wasser aus dem Mittelmeer (inzwischen bereits etwas vermischt, deshalb hellblaue Töne) relativ weit von der Küste von Portugal in den Atlantik ausbreitet.

Auf beiden Karten kann man zusätzlich gut erkennen, wie die Salzwerte im Mittelmeer von Osten nach Westen abnehmen.

 
S OberflächeFlämische KappeMittelatlantischer RückenNeu-England Rückennordöstl. der Azorensüdl. der AzorenPortugiesischer Schelföstlicher NordatlantikAlboran SeeGolf von LionGolf von CadizLevantinisches Becken
S 1000 mNeu-England RückenFlämische Kappesüdl. der AzorenMittelatlantischer Rückenöstlicher Nordatlantiknordöstl. der AzorenLevantinisches BeckenPortugiesischer SchelfAlboran SeeGolf von LionGolf von Cadiz

 

Karten des Salzgehalts (in Promille) an der Meeresoberfläche (oben) und in 1000 Meter Wassertiefe (unten). Anklicken der markierten Punkte zeigt die Temperatur- und Salzgehaltsverteilung an diesen Stellen von der Oberfläche bis zum Meeresboden.

 

Dass die Ausbreitung des Mittelmeerwassers tatsächlich vor allem in der Tiefe stattfindet, lässt sich verfolgen, indem man an den angedeuteten "Messpunkten" in den beiden Karten die Tiefenverteilung von Temperatur und Salzgehalt betrachtet (anklicken!). Dort, wo der Einfluss des Mittelmeerwassers noch spürbar ist, sind erhöhte Salzgehalte im Tiefenbereich um etwa 1000 m in den Kurven zu finden.

 

Ausbreitung im Atlantik

Auf der Tiefenkarte der Salzgehalte war bereits zu sehen, dass sich das Zentrum der hohen Salzgehalte im Atlantik nicht - wie man erwartet hätte - genau vor Gibraltar im Golf von Cadiz befindet, sondern nordwestlich davon vor der portugiesischen Küste. Wie ist das zu erklären?


Wenn das Mittelmeerwasser über den Sattel der Gibraltarschwelle (ca. 600 m tief) geflossen ist, strömt es in der Tiefe an einem steilen Hang hinunter (man kann sich das wie einen Wasserfall vorstellen) und verlässt das Mittelmeer. Dieses Wasser nimmt nun mit der Zeit durch Vermischung mit anderen Wassermassen an Temperatur und Salzgehalt ab, und sinkt bis auf eine Tiefe von ca. 1000 m, wo es auf Wasser trifft, das ähnliche Eigenschaften (eine ähnliche Dichte) besitzt. Es tritt eine ungewöhnliche Schichtung auf, bei der salzreiches, aber warmes Mittelmeerwasser über salzärmerem und kälterem atlantischen Tiefenwasser liegt. (Um die Verteilung von Temperatur und Salzgehalt von der Oberfläche bis zum Boden an verschiedenen Stellen im Mittelmeer und Atlantik anzusehen: auf die "Messpunkte" in den beiden Karten klicken.)


Wie man anhand der folgenden Karte erkennen kann, treibt das Mittelmeerwasser nicht einfach direkt in den Atlantik, sondern fliesst am spanischen bzw. am portugiesischen Schelfhang entlang Richtung Nordwesten, wobei es sich in zwei Hauptströme teilt, die sich am Kap St. Vicente zunächst wieder vereinigen. Diese Bewegung entlang des Kontinentalschelfs ist eine Folge der Erdrotation.

Meddies



Wirbel  (Meddies)

Wenn der Mittelmeerwasserausstrom nun auf Unregelmässigkeiten des Schelfhangs (Canyons) stösst, oder bei Kap St. Vicente nach Norden abbiegen muss, entstehen sogenannte Meddies (mediterrenean eddies = Mittelmeerwasserwirbel). Diese lösen sich vom Strom und transportieren aufgrund ihrer Eigenbewegung das in ihnen gefangene salzhaltige Mittelmeerwasser. Ein typischer Durchmesser beträgt 60 km. Meddies entfernen sich solange in Richtung Südwesten von der Küste, bis sie auf Widerstand stossen (z.B. unterseeische Hügel, sogenannte seamounts) und langsam zerfallen. Meddies können manchmal bis zu 4 Jahre alt werden. Sie wurden erst Anfang der 80er Jahre entdeckt, und ihre Erforschung ist immer noch im Gange.
 
 
 

Einfluss des Menschen auf den Wasserhaushalt

Eine spürbare Veränderung im Wasserhaushalt des Mittelmeeres ist eingetreten, als 1965 der Assuanstaudamm fertiggestellt wurde. Zwar ist er für den Salzhaushalt des gesamten Mittelmeeres nur ein kleines Ereignis, aber in seinen Auswirkungen als menschlicher Eingriff in den Nährstoffhaushalt der Natur sehr interessant.

 

 

Links zum Thema "Mittelmeer"

 


Jessica Gianoncelli, Scuola Europea Varese
Juli 2001
 

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