Ringstroom rond Antarctica

De grootste stroom ter wereld

ADCP-eenheid RCOM / IUP
voorlezen

De grootste rivier ter wereld heeft geen kust, geen bron en geen mond, omdat deze stroomt als een brede ringstroom rond Antarctica. Het transporteert 150 keer zoveel water als alle echte rivieren ter wereld samen. Zonder dit zou er waarschijnlijk weinig ijs zijn op het Antarctische continent en zouden de rijke voedingsgronden van de Zuidelijke Oceaan leeg zijn. Het fungeert als een isolatielaag en houdt warm water uit de buurt van Antarctica. De circumpolaire stroming is slechts een van de vele voorbeelden van de enorme stromingen in de oceanen van de wereld. Stromen hebben meerdere functies: ze transporteren larven van dieren en planten, voedingsstoffen, zout, zand en warmte. Ze beïnvloeden ons klimaat, ze bepalen het uiterlijk van stranden en het lot van eilanden. Informatie over hen helpt ons onze wereld te begrijpen. Maar hoe meet je een stroming in het water?

Beweging verandert de toon

Een van de apparaten die in de scheepvaarttechnologie wordt gebruikt, is de zogenaamde ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler). Het is gebaseerd op het Doppler-principe, dat stelt dat de frequentie van een geluidsgolf verandert als de bron en ontvanger ten opzichte van elkaar bewegen. Een voorbeeld dat we allemaal kennen is de sirene van een passerende ambulance. Wanneer het voertuig ons nadert, bereiken de geluidsgolven ons sneller, omdat het voertuig de uitgezonden geluidsgolven detecteert

Beukenbos in China © Zhehao Shen

na het rijden. Elke extra geluidsgolf heeft een korter pad naar ons oor. De frequentie is hoger, de toon helderder. Als het voertuig ons is gepasseerd, moet elke geluidsgolf elke keer een grotere afstand afleggen dan de vorige om ons te bereiken. De bestuurder hoort altijd hetzelfde geluid omdat hij niet beweegt ten opzichte van de geluidsgolven. (Een afbeelding is hier te vinden.)

"Stof" in het water onthult de stroom

Wetenschappers gebruiken dit effect door geluidssignalen uit te zenden die worden gereflecteerd door kleine deeltjes in het water. De gereflecteerde signalen worden opgepikt door verschillende ontvangers, die de geluidsbron gelijkmatig omringen. Uit de verschuiving van de frequentie berekent de aangesloten computer de snelheid en richting van het deeltje dat met de stroom wordt getransporteerd. Het aantal deeltjes in het water dat de signalen reflecteert, is meestal hoog genoeg om nauwkeurige metingen te kunnen verrichten. Aldus kunnen stroomsnelheden gelijktijdig worden gemeten op verschillende diepten, afhankelijk van de experimentele opstelling.

Anteater Universiteit van Kopenhagen

Grootschalige metingen met de ADCP

Lage frequenties resulteren in lage resolutie maar hoge bereiken. Bij een frequentie van 38 kHz kunnen ongeveer 40 metingen worden uitgevoerd over een bereik van 1.000 m: één om de 24 m. Bij 150 kHz is het bereik maximaal 425 m, maar de resolutie voor een meting is elke 8 m, dat wil zeggen meer dan 50 waarden in totaal. Als het apparaat wordt gebruikt op een bewegend schip, kunnen de wetenschappers een driedimensionale kaart maken van de stromingen in een zeegebied. Zelfs stevig verankerde apparaten verzamelen veel meer gegevens dan conventionele flowmeters, die de stroom alleen vanuit hun gezichtspunt kunnen detecteren. Zo kunnen de stromingscondities in rivieren, ondiepe kustzeeën en de diepe oceaan uitgebreid worden onderzocht. tonen

(IUP Institute for Environmental Physics aan de Universiteit van Bremen en het DFG Research Center Ocean Frontier, 21 juli 2003 - Kirsten Achenbach / DFG Research Center Ocean Frontier Bremen (RCOM))