De temperatuur van het zeeoppervlak in de tropen heeft een grote invloed op het klimaat in de tropen en de aangrenzende continenten. Bijvoorbeeld, ze bepalen de positie van de Intertropische Convergentie Zone en het begin en de kracht van de West-Afrikaanse moesson. Daarom, het is belangrijk om de variabiliteit van de oppervlaktetemperaturen van de zee te begrijpen voor klimaatvoorspellingen. Tot nu, de seizoenscyclus van de temperatuur van het zeeoppervlak in de tropische Noord-Atlantische Oceaan kon niet voldoende worden verklaard. "Preciezer, het zeeoppervlak is kouder dan voorspeld door de combinatie van eerdere directe waarnemingen van zonnestraling, stromingen en menging, vooral in de zomermaanden van juli tot september, " legt Dr. Rebecca Hummels uit van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel en eerste auteur van een studie die nu is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Scheepswaarnemingen met het Duitse onderzoeksschip METEOR in september 2015 leverden de eerste metingen op van een sterk turbulente menggebeurtenis onder het zeeoppervlak, waarbij de menging tot een factor 100 hoger was dan eerder op deze locatie was waargenomen. "Toen we tijdens de gegevensverwerking de sterk toegenomen turbulentie in de waterkolom opmerkten, we vermoedden eerst een storing van onze sensoren, " zegt Dr. Marcus Dengler, co-auteur van de studie. "Maar toen we ook sterke stromingen aan het oceaanoppervlak opmerkten, we werden nieuwsgierig." Juist zulke gebeurtenissen kunnen de lagere temperaturen aan het oceaanoppervlak verklaren.

"We hebben het proces achter dit sterke mixevenement kunnen isoleren, die slechts enkele dagen duurde, " legt Dr. Hummels uit. "Het is een zogenaamde traagheidsgolf, wat een zeer korte maar intense stroomgebeurtenis is, Hummels gaat verder. Traagheidsgolven zijn horizontale golfverschijnselen waarbij de stroom aan het oppervlak met de tijd meedraait, terwijl de beweging snel vervalt met toenemende diepte. De verschillende snelheden aan het oppervlak en in de laag eronder zorgen voor instabiliteit en uiteindelijk voor vermenging tussen het warme water in de oppervlaktelaag en het koudere water eronder. Dergelijke traagheidsgolven kunnen worden veroorzaakt door korte variaties in de nabije oppervlaktewinden. Tot nu toe, over het algemeen zijn er in deze regio slechts zwakke stromingen waargenomen en de vrij stabiele passaatwinden in deze tijd van het jaar wezen niet op bijzonder sterke menggebeurtenissen. Echter, windvariaties zijn cruciaal om deze golven in de bovenste oceaan te activeren. De wind hoeft niet bijzonder sterk te zijn, maar idealiter zou het op dezelfde manier moeten draaien als de oceaanstromingen. Aangezien dergelijke windfluctuaties relatief zeldzaam zijn en slechts enkele dagen duren, een dergelijk sterk golffenomeen met de daarbij behorende sterke menging in deze regio is nog niet gemeten.

Na de ontdekking van dit evenement tijdens de METEOR-cruise in september 2015, de wetenschappers van Kiel wilden meer weten over de frequentie en de daadwerkelijke impact van dergelijke gebeurtenissen. "Door op modellen gebaseerde data-analyse, konden we een context geven aan de in-situ observaties, " legt co-auteur Dr. Willi Rath van de onderzoekseenheid Ocean Dynamics bij GEOMAR uit. "Samen, we hebben 20 jaar wereldwijde windwaarnemingen gescand op zoek naar soortgelijke gebeurtenissen veroorzaakt door windfluctuaties en beschreven hoe ze zich voordoen in de regio en in de loop van het jaar, " Dr. Rath voegt toe. Dit heeft de hypothese ondersteund dat de tijdelijke en ruimtelijke verdeling van dergelijke gebeurtenissen inderdaad de kloof in de warmtebalans van de bovenste oceaan kan verklaren.

De sterke turbulente menging veroorzaakt door de traagheidsgolven aan de basis van de oppervlaktelaag is ook cruciaal voor de biologie:het koude water dat tijdens zo'n gebeurtenis in de oppervlaktelaag wordt gemengd, brengt ook voedingsstoffen uit diepere lagen naar de bovenste oceaan die door zonlicht worden gepenetreerd. "Dit verklaart ook het tot nu toe grotendeels onverklaarde optreden van chlorofylbloei in deze regio, wat nu ook kan worden toegeschreven aan het seizoengebonden optreden van deze traagheidsgolven, " legt Dr. Florian Schütte uit, tevens co-auteur van de studie.

De scheepsmetingen in de tropische Atlantische Oceaan zijn uitgevoerd in nauwe samenwerking met het internationale PIRATA-programma. Al meer dan 20 jaar, de oppervlakteboeien van PIRATA hebben waardevolle gegevens opgeleverd voor studies van de interactie tussen de oceaan en de atmosfeer, die ook voor dit onderzoek zijn gebruikt. "Inderdaad, de intensieve mengmetingen waren het gevolg van een storing in het hydraulische systeem van de METEOR, waardoor andere metingen op dat moment onmogelijk waren, " zegt Prof. Dr. Peter Brandt, hoofdwetenschapper van de expeditie. Ondanks boeien en reeksen scheepsexpedities naar deze regio, er worden nog steeds nieuwe fenomenen ontdekt - soms bij toeval - die ons begrip van het tropische klimaat beslissend vergroten.