Oceaanstromingen knijpen soms secties af die cirkelvormige waterstromen creëren die 'wervelingen' worden genoemd. Deze 'whirlpool'-beweging verplaatst voedingsstoffen naar het wateroppervlak, een belangrijke rol spelen in de gezondheid van het koraalrifecosysteem van Florida Keys.

Met behulp van een numeriek model dat oceaanstromingen simuleert, onderzoekers van het Oceanografisch Instituut Harbor Branch van de Florida Atlantic University en medewerkers van het Alfred-Wegener-Instituut in Duitsland en het Institut Universitaire Europeen De La Mer/Laboratoire d'Océonographie Physique et Spatiale in Frankrijk werpen licht op deze belangrijke "beweging van de oceaan. " Ze hebben een eerste-in-zijn-soort studie uitgevoerd om de mechanismen achter de vorming van sub-mesoscale wervelingen in de Straat van Florida te identificeren, die belangrijke milieugevolgen hebben.

Ondanks de snelle stroom van de Florida Current, die in de Straat van Florida stroomt en de lusstroom in de Golf van Mexico verbindt met de Golfstroom in de westelijke Atlantische Oceaan, draaikolken bieden een mechanisme voor het vasthouden van mariene organismen zoals vissen en koraallarven. Omdat ze het voedselrijke water van de West Florida Shelf vasthouden, ze bieden leefgebied aan vele rif- en pelagische soorten in de regio van de Florida Keys Reef Track, die de zeer hoge productiviteit van deze regio in stand houdt.

Bovendien, ondanks de neiging van de West Florida Shelf om over te stromen in de Straat van Florida, de vorming van wervelingen zorgt voor een mechanisme dat het transport over de plank van met voedingsstoffen beladen wateren beperkt. Als resultaat, de vorming van draaikolken stopt de export van de West Florida Shelf wateren over de Straat van Florida, voorkomen dat gebeurtenissen zoals rode vloed oversteken naar Cuba of de Bahama's. Omgekeerd, giftige rode getijdenwateren afkomstig van de plank blijven langer in de buurt van het Florida Keys Reef Tract koraalrifecosysteem, nadelige gevolgen voor de gezondheid van het ecosysteem.

Deze kleinschalige frontale wervelingen worden vaak waargenomen en vertonen een grote verscheidenheid aan aantallen, vormen, en maten, die verschillende oorsprong en vormingsmechanismen suggereren. Hun reis door de Straat van Florida werd destijds gekenmerkt door de vorming en aanwezigheid van mesoschaal, maar meestal sub-mesoscale frontale wervelingen aan de cyclonale kant van de stroom.

De studie, gepubliceerd in de Journal of Physical Oceanography , biedt een uitgebreid overzicht en begrip van de hellingsdynamiek van de Straat van Florida op basis van een realistische tweerichtings geneste hoge-resolutie Regional Oceanic Modeling System (ROMS)-simulatie van de oceanische regio in Zuid-Florida. De volledige tweerichtingsnesting maakte de interactie van multischaaldynamiek over de nestgrenzen mogelijk.

De resultaten toonden aan dat de vorming van de sub-mesoscale frontale wervelingen in de Straat van Florida geassocieerd zijn met het klotsen van de Florida Current, die bestaat uit de oscillatie van de afstand van de huidige kern tot de plank. Wanneer de kern van Florida Current tegen de plank wordt gedrukt, de afschuiving op de plank neemt toe en sub-mesoschaal frontale wervelingen kunnen worden gevormd door barotrope instabiliteit. Wanneer deze houding ontspannen is, baroklinische instabiliteit zal in plaats daarvan waarschijnlijk sub-mesoschaal wervelingen vormen. In tegenstelling tot barotrope instabiliteit, die door afschuiving wordt aangedreven, baroklinische instabiliteit wordt veroorzaakt door veranderingen in dichtheidsanomalieën.

"In de Straat van Florida, Er worden wervelingen gevormd die kleiner zijn dan hun verwant in de open oceaan. Die wervelingen, sub-mesoscale wervelingen genoemd, komen vaak voor en kunnen gemakkelijk worden waargenomen in kleurenafbeeldingen van de oceaan, " zei Laurent Cherubin, doctoraat, senior auteur en een universitair hoofddocent, FAU Haventak. "In tegenstelling tot de grotere open oceaan mesoscale wervelingen, ze zijn niet in geostrofisch evenwicht, wat betekent dat hun circulatie niet wordt ondersteund door het evenwicht tussen de drukgradiënt en de Coriolis-krachten. In plaats daarvan, sommige frontale wervelingen in de Straat van Florida zijn in gradiënt windbalans, wat aangeeft dat een derde kracht, de middelpuntvliedende kracht, is groot genoeg om de geostrofische balans te wijzigen."

De Florida-stroom maakt deel uit van de westelijke tak van de door de wind aangedreven Noord-Atlantische anticyclonische gyre, die is geïntensiveerd aan de westkant van het Noord-Atlantische bekken in vergelijking met de oostkant. Soortgelijke soorten stromingen zijn ook te vinden aan de westelijke kant van oceaanbekkens, zoals de Agulhas-stroom in de zuidelijke Indische Oceaan of de Kuroshio in de noordelijke Stille Oceaan. Ze worden grensstromen genoemd omdat ze het continentaal plat raken en als zodanig ze ondergaan een aanzienlijke hoeveelheid wrijving op de oceaanbodem. Deze wrijving, die verticaal en horizontaal inwerkt op de grensstroom, draagt ​​bij aan de vorming van een afgeschoven grenslaag.

"Onze studie laat zien dat deze schuiflaag onstabiel kan worden en wervelingen kan vormen. Dit proces is in feite een pad voor de dissipatie van windenergie die in de oceaan wordt geïnjecteerd. Daarom is in de Straat van Florida, Er worden wervelingen gevormd die kleiner zijn dan hun verwant in de open oceaan, ’ zei Cherubin.

Naast sub-mesoscale wervelingen die plaatselijk in de Straat van Florida werden gevormd, er zijn inkomende mesoscale wervelingen die door de Straat van Florida trekken, zoals de Tortugas Gyre.

"Bevindingen van ons onderzoek tonen ook aan dat mesoscale wervelingen op de plank kunnen worden geperst en omgezet in sub-mesoscale wervelingen wanneer de Florida Current in zijn langdurige positie is of relatief onaangetast blijft als de Florida Current van de plank wordt teruggetrokken, ’ zei Cherubin.