Arus permukaan, spiral Ekman, dan transportasi Ekman

Ketika angin bergerak melintasi permukaan laut, itu menciptakan gesekan dengan air, menyebabkan air mulai bergerak. Perpindahan energi melalui gesekan ini adalah bagaimana angin menyebabkan arus permukaan. Pergerakan air dapat menembus kedalaman 50 hingga 100 meter akibat perpindahan energi dari permukaan.

Defleksi Coriolis disebabkan oleh rotasi bumi, dan Ekman mengembangkan model matematika untuk menjelaskannya. Model memperlakukan air sebagai lapisan independen yang mentransfer energi dari satu lapisan ke lapisan lainnya.

Spiral Ekman berkurang dengan cepat seiring dengan kedalaman saat gerakan dipindahkan lebih dalam karena efek Coriolis, menciptakan pola spiral yang disebut spiral 'neck Minh'. Pola defleksi ini menyebabkan air di kedalaman bergerak ke arah yang benar-benar berlawanan dengan arah angin yang memulai gerakan tersebut.

Transportasi Ekman berkurang dengan cepat dengan kedalaman. Hal ini didorong oleh efek Coriolis, menyebabkan defleksi 90 derajat ke kanan di Belahan bumi Utara dan ke kiri di Belahan Bumi Selatan.

Pengamatan Nansen menunjukkan bahwa air permukaan bergerak 20 hingga 40 derajat ke kanan atau kiri arah angin, didorong oleh perbedaan durasi angin. Hal ini menciptakan pergerakan lepas pantai di sepanjang pantai dengan angin kencang, yang menyebabkan naiknya air dalam yang kaya nutrisi dan produktivitas tinggi. Sebaliknya, angin yang berlawanan menyebabkan pergerakan darat yang mengakibatkan penurunan permukaan air dan relatif miskin nutrisi.

Di lautan terbuka, angin pasat menyebabkan transportasi Ekman di sepanjang garis khatulistiwa. Hal ini menyebabkan air bergerak menjauh dari ekuator di kedua belahan bumi, menciptakan arus divergen yang menurunkan permukaan air di ekuator dan menyebabkan air yang lebih dalam naik sekitar 30 derajat ke utara dan selatan. Angin kencang yang beralih dari timur ke barat mendorong arus permukaan ke arah satu sama lain, menyebabkan downwelling.