mini|(a) Salzgehalt des MW in 1100 m Tiefe und (b) Salzgehalt entlang der Vertikalen bei 36° N Das Mittelmeerausstromwasser (, MOW; auch Mediterranean Water oder, in der Wassermassenanalyse, Mediterranean Sea Water, MSW) ist eine warme, salzreiche Wassermasse des östlichen Nordatlantiks. Sie entsteht aus dem dichten Wasser, das das Mittelmeer kontinuierlich durch die Straße von Gibraltar in den offenen Atlantik verlässt, und bildet dort in mittleren Tiefen von etwa 1000 bis 1200 m ein ausgeprägtes Salzgehaltsmaximum. Dieses erstreckt sich als „Mittelmeer-Salzzunge“ () – die auffälligste großräumige thermohaline Anomalie des mittleren Nordatlantiks – weit in den Ozean hinein.Magdalena C. Iorga, M. Susan Lozier (1999): Signatures of the Mediterranean outflow from a North Atlantic climatology. 1. Salinity and density fields. In: Journal of Geophysical Research: Oceans. Band 104 (1999), Ausgabe C11, S. 25985–26009. Das MOW ist zusammen mit drei anderen Quellwassermassen ein Bestandteil des Nordostatlantischen Tiefenwassers (NEDW).Hendrik M. van Aken (2000): The hydrography of the mid-latitude Northeast Atlantic Ocean. I: The deep water masses. In: Deep-Sea Research|Deep-Sea Research Part I. Band 47 (2000), Ausgabe 5, S. 757–788. DOI:10.1016/S0967-0637(99)00092-8.
Entstehung im Mittelmeer und Ausstrom
Im Mittelmeer verdunstet deutlich mehr Wasser, als durch Niederschlag und Flüsse eingetragen wird. Dadurch wird das zurückbleibende Wasser besonders salzreich und dicht und bildet die tiefen und mittleren Wassermassen des Mittelmeers – vor allem das Westliche Mittelmeertiefenwasser (Western Mediterranean Deep Water, WMDW) und das Levantinische Zwischenwasser (Levantine Intermediate Water, LIW). An der Straße von Gibraltar kommt es dadurch zum Austausch von Wassermassen in zwei Schichten: An der Oberfläche strömt kälteres, atlantisches Oberflächenwasser (Nordatlantisches Zentralwasser, North Atlantic Central Water) nach Osten ein, dichteres Mittelmeerwasser fließt darunter westwärts aus.M. O’Neil Baringer, James F. Price (1997): Mixing and spreading of the Mediterranean outflow. In: Journal of Physical Oceanography. Band 27 (1997), Ausgabe 8, S. 1654–1677. DOI:10.1175/1520-0485(1997)027<1654:MASOTM>2.0.CO;2. Über die flache Schwelle der Meerenge (die rund 280 m tiefe Camarinal-Schwelle) tritt reines Mittelmeerwasser (mit einem Salzgehalt von etwa 38,4 PSU) in einer Größenordnung von ungefähr 0,4 Sv aus; am westlichen Ende der Straße haben sich die Wassermassen bereits leicht durchmischt; die Transportrate ist bereits auf etwa 0,7 Sv angewachsen.
Einmischung und Gleichgewichtstiefe
Nach dem Austritt folgt das dichte, salzreiche Wasser der Topographie und strömt – durch die Corioliskraft nach rechts abgelenkt – als Mittelmeer-Unterstrom () den Kontinentalhang im Golf von Cádiz hinab. Durch intensive Turbulenz und Vermischung mit dem umgebenden Atlantikwasser reißt es darüberliegendes, salzärmeres Atlantikwasser mit und verfünffacht dabei sein ursprüngliches Volumen. Dadurch wächst die Transportrate im östlichen Golf von Cádiz auf rund 1,9 Sv an, während der Salzgehalt entsprechend abnimmt. Das so entstandene Mischwasser erreicht bei etwa 1000 bis 1200 m seine neutrale Auftriebsschicht; sein Kern weist eine potentielle Temperatur von rund 11,9 °C, einen Salzgehalt von etwa 36,5 PSU und eine potentielle Dichteanomalie von σ₀ ≈ 27,78 kg/m³ auf. Häufig spaltet sich das Wasser dabei in zwei übereinanderliegende Kerne auf – in Tiefen um etwa 800 und 1200 m.
Ausbreitung im Nordatlantik
mini|Standorte im Nordatlantik, die für den Mittelmeer-Ausstrom von Bedeutung sind. Schwarze Pfeile zeigen die beiden verschiedenen Zweige des Ausstroms. Westlich des Kaps St. Vincent teilt sich der Ausstrom: Ein Teil rezirkuliert im Golf von Cádiz, ein anderer fließt als polwärts gerichteter Unterstrom entlang des westiberischen und europäischen Kontinentalrandes nach Norden. Dort ist sein salzreiches Zwischenwassersignal bis in die Gegend der Porcupine-Bank (etwa 50° N) nachweisbar; eine noch nördlichere Reichweite ist in der Forschung umstritten.Amy S. Bower, Bernard Le Cann, Thomas Rossby u. a. (2002): Directly measured mid-depth circulation in the northeastern North Atlantic Ocean. In: Nature. Band 419 (2002), S. 603–607. DOI:10.1038/nature01078. Auf diese Weise trägt das Mittelmeerausstromwasser zur salzreichen Zwischenschicht bei, die der sogenannte European Slope Current transportiert, die polwärts gerichtete Hangströmung am nordostatlantischen Kontinentalrand.
Die großräumige westwärtige Ausbreitung der Salzzunge geschieht weniger durch eine zusammenhängende Strömung, sondern vor allem durch sogenannte Meddies (von ). Das sind überwiegend antizyklonale, linsenförmige mesoskalige Wirbel aus nahezu reinem Mittelmeerwasser mit einem Durchmesser von 40–100 km, die sich an topografischen Hindernissen entlang des iberischen Randes ablösen.I. Bashmachnikov, F. Nevesa, T. Calheirosa, X. Carton: Properties and pathways of Mediterranean water eddies in the Atlantic. In: Progress in Oceanography, Band 137, Part A (2015), S. 149–172. DOI:10.1016/j.pocean.2015.06.001. Sie weisen deutliche Salz- und Wärmeanomalien auf – typischerweise einige Zehntel bis über ein PSU sowie 2 bis 4 °C gegenüber der Umgebung – und bleiben über große Entfernungen und eine lange Zeitdauer (mehrere Jahre) hinweg stabil. So transportieren sie Mittelmeersalz weit in den Nordatlantik.Amy S. Bower, Laurence Armi, Isabel Ambar (1997): Lagrangian observations of meddy formation during A Mediterranean Undercurrent Seeding Experiment. In: Journal of Physical Oceanography. Band 27 (1997), S. 2545–2575. DOI:10.1175/1520-0485(1997)027<2545:LOOMFD>2.0.CO;2.
Bedeutung
Das Mittelmeerausstromwasser führt dem mittleren Nordostatlantik in der Zwischenwasserschicht viel Wärme und Salz zu; es ist die größte Ansammlung warmen, salzreichen Wassers in mittleren Tiefen des Weltozeans.Rachel A. Potter, M. Susan Lozier: On the warming and salinification of the Mediterranean outflow waters in the North Atlantic. In: Geophysical Research Letters, Band 31 (2004), Ausgabe 1. DOI:10.1029/2003GL018161, So prägt es dort maßgeblich die Schichtung des Ozeans.
Durch diese salzreiche Vorkonditionierung kann es die Tiefenwasserbildung im subpolaren Nordatlantik beeinflussen. Die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation erfordert sehr dichtes Oberflächenwasser im subpolaren Nordatlantik (Grönlandsee, Labradorsee), um in die Tiefe abzusinken. Das nordwärts fließende MOW mischt sich in den Golfstrom- und Nordatlantikstrom-Komplex ein. Durch diese stetige Zufuhr an hochsalinem Wasser erhöht sich der Salzgehalt im subpolaren Atlantik signifikant. Dies erleichtert das Absinken des Wassers bei Abkühlung im Winter und stützt somit die Bildung von Nordatlantischem Tiefenwasser (North Atlantic Deep Water, NADW) und damit die Atlantische Umwälzzirkulation. Zudem ist es eine der Quellwassermassen des Nordostatlantischen Tiefenwassers und damit fester Bestandteil der Wassermassenbilanz in den tiefen östlichen Becken.
Eine Bedeutung hat das MOW auch für die Sedimentation: Sein bodennaher, energiereicher Unterstrom formte im Golf von Cádiz über Jahrmillionen gewaltige Sedimentkörper, sogenannte Konturite. Dies wurde unter anderem im Rahmen des Integrated Ocean Drilling Program (IODP Expedition 339) intensiv erforscht.F. Javier Hernández-Molina, Dorrik A. V. Stow, Carlos A. Alvarez-Zarikian: Onset of Mediterranean outflow into the North Atlantic. In: Science, Band 344 (2014), Ausgabe 6189, S. 1244–1250. DOI:10.1126/science.1251306.
Einzelnachweise
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