دورة المحيطات
دورة المحيطات هي الحركة الكبيرة للمياه داخل أحواض المحيطات، وهي تتأثر بالشمس والرياح ودوران الأرض والمد والجزر وتباين كثافات المياه. وبينما تمتص اليابسة والغلاف الجوي جزءًا من حرارة الشمس، فإن المحيطات تمتص غالبيتها. وتعمل طاقة الشمس على تمدد المياه؛ هذا ما يتسبب في تبخرها المتكرر وزيادة الرطوبة ودرجة الحرارة، فيؤثر بدوره في الهواء القريب ويتسبب في الأمطار والعواصف.
وتسبب الرياح تيارات سطحية تحرك المياه السطحية الفاترة من المناطق الاستوائية باتجاه قطبي الأرض، وهذا ما يعرف بطبقة إيكمان. تنتج هذه التيارات أنماطًا دائرية هائلة تعرف بالدوامات. وفي الشتاء، تبرد المياه أكثر عند القطبين وتهبط باتجاه الأعماق؛ فترتفع المياه الدافئة إلى السطح، وتتحرك مرة أخرى إلى المناطق الاستوائية لتبدأ الدورة من جديد. يطلق على هذه الدورة ارتفاع مياه القاع إلى السطح وهبوط مياه السطح إلى القاع؛ وهي تؤثر في الصفات الكيميائية والحيوية والفيزيائية للمحيطات في المناخ بشكل عام.
ونتيجة لحركة الأرض تغير الدوامات طريقها ناحية اليمين في نصف الكرة الشمالي وإلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي؛ حيث تعرف عملية تغيير المسار هذه بـ«تأثير كوريوليس». وينتج عن هذا ارتفاع وانخفاض في مستوى سطح البحر؛ حيث يتناسب طرديًّا مع سرعة التيارات السطحية. ولكلٍّ من درجة الملوحة والحرارة والعمق تأثير في كثافة المياه؛ فكلما زادت برودة المياه وملوحتها زادت كثافتها. وتعرف الدورة الناتجة عن كثافة المياه بالدورة الحرارية الملحية التي تكوِّن «حزام نقل المحيطات العالمي» بالتعاون مع دورة الرياح.
تقوم الدورة الحرارية الملحية بإنتاج «المياه العميقة شمال الأطلنطية»؛ حيث تصل المياه عالية الكثافة الدافئة إلى منطقة شمال المحيط الأطلنطي الباردة. وتهبط المياه المالحة، فتفيض عند سلاسل الجبال من جرينلاند وصولًا لآيسلندا؛ حيث تنتشر في شكل كتلة مياه مالحة إلى داخل المحيط. علاوة على ذلك، توجد مياه عالية الكثافة بطول حدود القارة القطبية الجنوبية؛ فتهبط هذه المياه مثل الصفائح الرقيقة بطول المنحدر القاري إلى قاع المحيط مكونة مياه الأعماق الأطلنطية التي تنتشر عبر كثير من أرض المحيطات.
تقاس تيارات المحيطات ودورتها باستخدام الأقمار الاصطناعية وفقًا لقياسات لاغرانج التي سميت تيمنًا بعالم الرياضيات جوزيف لويس لاغرانج (1736–1813). وباستخدام قياسات أويلر التي سميت تيمنًا بعالم الرياضيات السويسري ليونهارت أويلر (1707–1783)، التي تعتمد على وضع جهاز في مكان ثابت وحساب سرعة التيار الذي يمر عبره، أو قياس معايير أخرى بطريقة غير مباشرة، والتي تمكن بعد ذلك من قياس سرعة التيارات واتجاهاتها.
هذا، وتؤثر التيارات المحيطية السطحية في المناخ الإقليمي؛ حيث تحرك الحرارة من مكان إلى آخر؛ وذلك بفعل ضوء الشمس الذي يسخن المياه عند خط الاستواء أكثر من خطوط العرض العليا عند القطبين. هكذا، تقوم التيارات السطحية بحمل الحرارة إلى خطوط العرض العليا لتجعلها أكثر دفئًا، وقد تكون دوامات مع تدفقها.
التيارات المحيطية جوهرية للحياة البحرية؛ حيث تحمل الكائنات البحرية حول العالم وتؤثر بدورها في النظم البيئية. علاوة على ذلك، من الممكن استخدامها لتوليد الطاقة من مياه البحار؛ وذلك عند استغلال طاقاتها الحركية، مثل الحال في تيار الخليج؛ حيث يتم توليد الطاقة الكهربائية. وتُعد ولايتا فلوريدا وهاواي ودولة اليابان أكثر المرشحين لتجربة هذه التقنية، وذلك على الرغم من أنها ليست شائعة الاستخدام بعد في يومنا هذا.
