Pyörre (meripyörre) – valtamerten pyörivät virtaukset ja Coriolis-ilmiö

Pyörre on suuri merivirtausten järjestelmä, joka liikkuu ympyrää pitkin. Pyörteet syntyvät tuulen, maapallon pyörimisliikkeen ja meren dynamiikan vuorovaikutuksesta: päätekijänä on Coriolis-ilmiö, joka poikkeuttaa liikkuvia vesimassoja. Koska maa pyörii, pohjoisen pallonpuoliskon merivirrat liikkuvat yleensä myötäpäivään ja eteläisen pallonpuoliskon virtaukset vastapäivään. Coriolis-voima vaikuttaa voimakkaimmin tuuleen, ja tuuli luo vääntömomentin, joka pyrkii pyörittämään merivirtoja. Pyörteet voivat olla halkaisijaltaan satoja tai tuhansia kilometrejä ja säilyä vuosia.

Miten pyörteet muodostuvat

Pyörteiden syntyyn osallistuvat keskeisesti pintatuulet (esimerkiksi pasaatituulet ja länsituulet), Ekmanin kuljetus sekä geostrofi—tasapaino painegradientin ja Coriolis-voiman välillä. Tuuli työntää pintavettä, mutta Coriolis poikkeuttaa liikettä, jolloin pintaveden netto-liike on kohtisuorassa tuulen suuntaan (Ekmanin vaikutus). Tämä virtaus voi keskittää vettä pyörteen keskukseen tai työntää sitä pois, minkä seurauksena syntyy pinnan korkeuseroja ja geostrofista kiertoliikettä.

Pyörteiden tyypit ja esimerkkejä

• Subtrooppiset pyörteet: suuria, pysyvämpiä rintamia valtamerien keskialueilla. Niitä ylläpitävät laajamittaiset tuuli- ja painekuviot. Esimerkkejä ovat Pohjois-Atlantin ja Pohjois-Tyynenmeren pyörteet.
• Subpolaariset pyörteet: sijaitsevat napoja kohti subtrooppisista pyörteistä; niissä vesi yleensä virtaa päinvastaiseen suuntaan ja esiintyy usein upwelling-alueita.
• Pyörteet pienemmillä asteikoilla: mesoskaalan pyörteet (kymmeniä–satoja kilometrejä) syntyvät esimerkiksi merivirtojen epävakauksista ja vaikuttavat paikalliseen sekoittumiseen ja ravinteiden kuljetukseen.

Fysiikka lyhyesti: Ekman, geostrofi ja länsipuolinen voimistuminen

Maapallo pyörii lännestä itään, ja napoja kohti mentäessä Coriolis-ilmiö voimistuu. Tämän vuoksi pyörteet muodostavat usein voimakkaita virtauksia valtamerten länsireunoille (ns. western boundary currents), mikä johtaa voimakkaisiin, kapeisiin ja nopeisiin virtauksiin kuten Gulf Stream tai Kuroshio. Nämä virtaukset kuljettavat lämmintä vettä kohti napoja ja vaikuttavat huomattavasti paikalliseen ilmastoon.

Pyörteisyyttä (vääntövoiman voimakkuutta) tasoittavat kitkaiset pintavirtaukset, jotka normaalisti toimivat veden pyörimistä vastaan. Keskellä valtamerta kitkan vaikutus on kuitenkin hyvin heikko, jolloin Coriolis- ja painevoimat hallitsevat liike-energiaa. Geostrofinen tasapaino ja Ekmanin vaikutus selittävät usein pyörteen pystysuuntaisen rakenteen: pinnalla tuulet ja kitka hallitsevat, syvemmällä geostrofinen virtaus on vallitseva.

Vaikutukset ilmastoon, ekosysteemeihin ja ihmistoimintaan

Pyörteet ovat merien ja ilmaston suuria lämpö- ja aineen kuljetuksen "moottoreita". Ne siirtävät lämpöä trooppisilta alueilta kohti napoja, mikä vaikuttaa globaaliin lämmönsiirtoon ja sääilmiöihin. Subtrooppisten pyörteiden keskukset ovat usein oligotrofeja (vähän ravinteita sisältäviä), mikä johtaa matalaan primaarituotantoon. Toisaalta pyörteiden reunavyöhykkeillä ja upwelling-alueilla ravinteita nousee pintaan ja tukee runsaita kalakantoja.

Pyörteet keräävät myös kelluvaa jätettä: esimerkkinä Tyynenmeren keskelle muodostunut suuri muovijätteen kasa, jota usein kutsutaan Great Pacific Garbage Patchksi. Pyörteet siis vaikuttavat myös merien puhtauteen ja biologiseen monimuotoisuuteen.

Muuttuva maailma ja ihmisen vaikutus

Ilmastonmuutos muuttaa tuuli- ja painejärjestelmiä sekä meriveden lämpötilaa ja kerroksellisuutta. Näin pyörteiden sijainti, voimakkuus ja vakaus voivat muuttua: esimerkiksi länsipuolisten reunaisten virtausten intensiteetti ja levittäytyminen voivat muuttua, mikä vaikuttaa ekosysteemeihin ja ilmastollisiin yhteyksiin. Ihmisen toiminta (saasteet, ylikalastus, muutokset merivirtojen lämpötiloissa) voi voimistaa tai muuttaa pyörteiden vaikutuksia paikallisesti.

Käytännön merkitys

• Ilmastonsääntely: pyörteet kuljettavat lämpöä ja vaikuttavat sääjärjestelmiin.
• Meriteollisuus ja laivaliikenne: voimakkaat pyörteet ja reunavirrat vaikuttavat reittivalintoihin ja turvallisuuteen.
• Ekologia ja kalatalous: ravinteiden kulkeutuminen ja upwelling-alueet säätelevät kalasaaliita.
• Ympäristö: kelluva jäte kerääntyy pyörteiden keskuksiin, mikä luo paikallisia kriisejä.

Termiä pyörre voidaan käyttää tarkoittamaan mitä tahansa ilmassa tai meressä esiintyvää pyörrettä, mutta sitä käytetään eniten valtameritutkimuksessa suurista merivirtausjärjestelmistä. Pyörteiden tutkimus yhdistää havainnot (satelliitit, boorit, ARGO-havainnot) ja numeeriset mallit, jotta voidaan ymmärtää niiden roolia ilmastojärjestelmässä ja ennustaa tulevia muutoksia.

Muut pyörteet

Trooppiset pyörteet

Trooppiset pyörteet ovat yleensä enimmäkseen itä-länsi-suuntaisia ja vain vähän pohjois-etelä-suuntaisia.

• Atlantin päiväntasaajan virtausjärjestelmä
• Tyynenmeren päiväntasaajan virtausjärjestelmä
• Intian monsuunigyrät

Subtrooppiset pyörteet

Subtrooppisen pyörteen keskus on korkeapainealue, jonka ympärillä valtameri liikkuu. Korkeapaine keskellä johtuu länsituulista pyörteen pohjoispuolella ja itätuulista pyörteen eteläpuolella. Nämä aiheuttavat kitkaisia pintavirtauksia kohti pyörteen keskellä olevaa leveyspiiriä.

Napaa alempana olevat pyörteet

Subpolaariset pyörteet muodostuvat korkeilla leveysasteilla (noin 60°). Meri liikkuu matalapainealueen ympärillä. Pintavirtaukset liikkuvat yleensä järjestelmän keskipisteestä ulospäin.

Kaikki maailman suurimmat pyörremyrskyt

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on pyörre?

K: Mikä aiheuttaa pyörteitä?

K: Miten merivirrat liikkuvat pohjoisella pallonpuoliskolla?

K: Miten merivirrat liikkuvat eteläisellä pallonpuoliskolla?

K: Mikä on Coriolisvoima?

K: Miksi pyörteet työntyvät mantereiden itärannikkoa vasten?

K: Mikä tasapainottaa pyörteiden pyörteisyyttä?

Hae kirjaimella