Gyre: definitie en werking van grote oceaanstroomsystemen

Ontdek wat gyres zijn, hoe het Corioliseffect en wind grote cirkelvormige oceaanstromingen vormen en welke invloed ze hebben op klimaat, zeewater en kusten.

Een gyre is een groot systeem van oceaanstromingen die in een cirkel bewegen. Gyres worden veroorzaakt door het Coriolis-effect. Omdat de aarde draait, hebben oceaanstromingen op het noordelijk halfrond de neiging met de klok mee te bewegen en stromingen op het zuidelijk halfrond tegen de klok in. De Corioliskracht werkt het sterkst op de wind, en de wind creëert dan een koppel dat de oceaanstromingen de neiging geeft te draaien.

De aarde draait van het westen naar het oosten, en het Coriolis-effect wordt naar de polen toe heviger. Hierdoor vormen gyres sterke stromingen aan de westkant van oceanen, zodat ze tegen de oostkust van continenten worden geduwd. De vorticiteit (de sterkte van de torsiekracht) wordt gecompenseerd door wrijvingsstromingen aan het oppervlak, die normaal tegen de draaiing van het water in werken. In het midden van de oceaan is het effect van wrijving echter zeer zwak.

De term gyre kan worden gebruikt voor elk type werveling in de lucht of de zee, maar wordt in de oceanografie het meest gebruikt voor de grote oceaanstromingssystemen.

Soorten gyres en voorbeelden

Er bestaan grofweg twee typen grote oceaancycli:

• Subtropische gyres – deze zijn het meest bekend en ontstaan onder de invloed van de passaatwinden en westenwinden. Ze bevinden zich op middelbreedtelen en omvatten de grote systemen in de Noord- en Zuid-Atlantische Oceaan, de Noord- en Zuid-Pacifische Oceaan en de Indische Oceaan. Voorbeelden zijn de Noord-Atlantische gyre met de bekende Gulf Stream en de Noord-Pacifische gyre met de Kuroshio.
• Subpolaire gyres – gelegen dichter bij de polen, met stromingen die vaak koude, nutrientrijke wateren rondvoeren en die seizoensgebonden en complexer van structuur kunnen zijn.

Belangrijke processen: Ekmantransport, Sverdrup en geostrofie

Belangrijke dynamische processen die gyres vormen en in stand houden zijn onder meer:

• Ekman-transport: door wrijving en het Corioliseffect draait de oppervlakkige waterbeweging ten opzichte van de wind (de Ekman-spiral). Het geïntegreerde transport van de Ekman-laag is ongeveer 90° ten opzichte van de windrichting, wat lokale convergentie of divergentie van water veroorzaakt.
• Sverdrup-balans: deze theorie verklaart hoe windstresscurl (veranderingen in windkracht en richting) leidt tot grotere, gebalanceerde circulaties in de oceaan. Samen met Ekman-effecten legt dit de basis voor de brede circulatie die gyres vormt.
• Western intensification (westelijke intensificatie): door de variatie van het Coriolis-effect met breedtegraad worden westelijke grensstromen smal en snel (zoals de Gulf Stream en Kuroshio), terwijl oostelijke grensstromen veel breder en langzamer zijn.

Rol in klimaat, ecosysteem en transport

Gyres spelen een cruciale rol in de verdeling van warmte, zout en voedingsstoffen in de oceanen. Enkele gevolgen:

• Warmtetransport: ze verplaatsen warm water naar hogere breedten en beïnvloeden zo regionale klimaten (bijvoorbeeld de mildere winters van West-Europa door de invloed van de Noord-Atlantische gyre en de Gulf Stream).
• Biologische effecten: gebieden met opwelling (waar divergentie optreedt) brengen koude, nutrientrijke wateren naar het oppervlak en ondersteunen productieve visgronden; contrasterend kunnen gecentreerde subtropische gyres oligotrofe (weinig voedingsstoffen) 'woestijnen' vormen met lage biologische productiviteit.
• Vervoer van drijvend materiaal: gyres concentreren drijvende deeltjes, waaronder microplastics. Dit leidt tot bekende ophopingen zoals de Great Pacific Garbage Patch in de Noord-Pacifische subtropische gyre.

Schalen, diepte en waarnemingen

Gyres hebben typisch afmetingen van duizenden kilometers en beïnvloeden de oceaan tot dieptes van honderden meters, vaak begrensd door de thermocline. Hun eigenschappen variëren seizoensgebonden en op langere tijdschalen (jaren tot decennia).

Wetenschappers bestuderen gyres met satellieten (hoogtemetingen en zeewatertemperatuur), boeien en drifters, ARGO-profielen, scheepsmetingen en numerieke modellen. Deze methoden geven inzicht in stromingssnelheden, warmte- en saliniteitsverdeling en veranderingen door klimaatvariabiliteit.

Menselijke invloed en toekomstige veranderingen

Menselijke activiteiten beïnvloeden gyres op verschillende manieren:

• Plasticvervuiling en mariene afvalophopingen in gyres schaden ecosystemen en voedselketens.
• Klimaatverandering verandert windpatronen, zeewatertemperatuur en stratificatie, wat de sterkte, positie en samenstelling van gyres kan wijzigen. Dit kan gevolgen hebben voor weerpatronen, visserijen en kustklimaat.
• Begrip en beheer vereisen internationaal onderzoek en samenwerking, zowel om vervuiling te verminderen als om de effecten op visbronnen en kustgemeenschappen te beoordelen.

Samengevat zijn gyres fundamentele onderdelen van de oceaancirculatie: grote, door wind en Coriolis aangedreven ringen van stroming die het klimaat beïnvloeden, ecosystemen vormen en zowel natuurlijke als door de mens veroorzaakte materialen over de oceanen verspreiden.

Andere gyres

Tropische gyres

Tropische gyres hebben de neiging meestal oost-west te zijn met een geringe noord-zuid omvang.

• Atlantisch Equatoriaal Stromingssysteem
• Pacifisch Equatoriaal Stromingssysteem
• Indische Moesson Gyres

Subtropische gyres

Het centrum van een subtropische gyre is een hogedrukgebied, waar de oceaan omheen beweegt. De hoge druk in het centrum wordt veroorzaakt door de westenwinden aan de noordzijde van de gyre en de oostenwinden aan de zuidzijde van de gyre. Deze veroorzaken wrijvingsstromingen aan de oppervlakte in de richting van de breedtegraad in het centrum van de gyre.

Subpolaire gyres

Subpolaire gyres vormen zich op hoge breedtegraden (rond 60°). De oceaan beweegt zich rond een lagedrukgebied. Oppervlakte stromingen bewegen zich over het algemeen naar buiten vanuit het centrum van het systeem.

Alle grotere gyres in de wereld

Vragen en antwoorden

V: Wat is een gyre?

V: Wat veroorzaakt gyres?

V: Hoe bewegen oceaanstromen op het noordelijk halfrond?

V: Hoe bewegen oceaanstromen op het zuidelijk halfrond?

V: Wat is de Corioliskracht?

V: Waarom worden gyres tegen de oostkust van continenten geduwd?

V: Wat compenseert de vorticiteit van gyres?

Zoek op letter