»Wind, Wellen und Wasser«

Herr Prof. Jähne, welche physikalischen Vorgänge finden an der Grenze zwischen Luft und Meerwasser statt?

Ein wichtiger Prozess ist der Austausch von Gasen. Zum Beispiel erhöht sich durch die Verbrennung von fossilen Rohstoffen die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre, und es entsteht ein Ungleichgewicht zur CO₂-Konzentration im Ozean. Um dies auszugleichen, entsteht ein CO₂-Fluss von der Atmosphäre in den Ozean. Das Meer ist ein riesiger CO₂-Speicher, obwohl es weniger als die Hälfte des Volumens der Atmosphäre besitzt. Die chemische Umwandlung des Kohlenstoffdioxids, vor allem in Hydrogenkarbonat, bewirkt, dass der Ozean pro Volumeneinheit etwa 100-mal mehr CO₂ speichern kann als die Atmosphäre.

Gibt es weitere Beispiele?

Der Gasaustausch ist auch wichtig für die Wiederbelüftung von Gewässern mit Sauerstoff. Zudem entstehen durch biologische Aktivität oder sich ändernde Temperaturen Ungleichgewichte, bei denen die riesige Ozean-Atmosphäre-Grenze maßgeblich bestimmt, wie sich alles verteilt. Das betrifft auch die Wärme selbst. Durch den geringen Brechungsindex auf der Meeresoberfläche wird von ihr sehr wenig Licht zurückgestreut, sodass ein Großteil der Sonnenstrahlung im Meer absorbiert wird. Dadurch erwärmt sich der Ozean, und die Wärme wird mit der Atmosphäre ausgetauscht, wodurch Winde entstehen. Der Wind wiederum schiebt Meeresströmungen an. Physikalisch gesprochen ist das der Austausch von Impuls.

Was passiert bei diesen Prozessen physikalisch?

Wirbel in der Luft oder im Wasser transportieren Stoffe, Wärme und Bewegungsenergie. Doch je näher sie sich an der Wasseroberfläche befinden, desto kleiner sind diese Wirbel und desto weniger effektiv ist der Transport. Ganz nahe an der Wasseroberfläche kommt die sogenannte viskose Dämpfung dazu. Das bedeutet, die turbulente Strömung wird durch Reibung gedämpft. Daher muss der letzte Schritt zur Obe