Głęboki ocean jest poruszany także przez mieszanie daleko od miejsca, gdzie woda zatonęła
Łatwo wyobrazić sobie cyrkulację głębinową jako skutek „tonięcia” zimnej, gęstej wody na północy lub wokół Antarktydy. Taki obraz pomija jednak drugą połowę problemu: woda, która trafia w głębiny, musi gdzieś wrócić ku powierzchni. W stratyfikowanym oceanie wymaga to energii. GFDL wskazuje, że istotną część tej energii dostarczają wiatry i pływy, które wzbudzają fale wewnętrzne, a ich rozpad prowadzi do turbulencji i mieszania. Globalna cyrkulacja głębinowa potrzebuje nie tylko tworzenia gęstej wody, lecz także energii umożliwiającej jej późniejszy powrót ku powierzchni; dużą rolę w tym mieszaniu odgrywają wiatry, pływy i fale wewnętrzne.
Samo opadanie nie zamyka obiegu
Jeśli w jednym miejscu woda stale opada, a nigdzie indziej nie byłaby podnoszona lub mieszana ku wyższym warstwom, układ nie mógłby utrzymywać długotrwałej cyrkulacji. Globalny bilans masy wymaga przepływów kompensujących. Dlatego pytanie „gdzie woda tonie?” jest tylko połową zagadnienia; równie ważne jest „jak i gdzie głęboka woda wraca?”.
Stratyfikacja utrudnia pionowy ruch
Ocean jest zwykle ułożony tak, że lżejsze warstwy spoczywają nad cięższymi. Taki układ jest stabilny. Aby ciężką wodę przesunąć ku górze przez granice gęstości, trzeba wykonać pracę i dostarczyć energii. Małe turbulencje wykonują ogromną zbiorczą pracę, mieszając ciepło, sól i inne substancje między warstwami.
Skąd bierze się energia
NOAA GFDL podkreśla, że w głębokim, stratyfikowanym oceanie istotnym źródłem energii mieszania są pływy i wiatry. Pływy przepływające nad nierównym dnem generują fale wewnętrzne. Wiatr również wzbudza ruchy, które mogą przekazywać energię w głąb. Gdy fale te rozpadają się na mniejsze struktury i turbulencję, energia mechaniczna zostaje wykorzystana do mieszania wody.
Dno oceanu nie jest bierne
Góry podmorskie, grzbiety i strome zbocza mogą zwiększać mieszanie, ponieważ wymuszają ruch wody i sprzyjają powstawaniu oraz łamaniu fal wewnętrznych. Dlatego dwa miejsca o podobnej głębokości mogą mieć zupełnie inne tempo mieszania. Topografia dna, choć niewidoczna z powierzchni, jest jednym z elementów organizujących wymianę pionową.
Wiatr działa także tysiące kilometrów od miejsca opadania
Wielkoskalowe wiatry, szczególnie nad Oceanem Południowym, wpływają na to, w jaki sposób głębokie wody są wyciągane ku płytszym warstwom i ponownie kontaktują się z atmosferą. Globalna cyrkulacja nie jest więc napędzana tylko lokalnym „silnikiem gęstości” w jednym regionie. To układ, w którym źródła energii i miejsca wymiany są rozdzielone geograficznie.
Dlaczego modele klimatu muszą to uwzględniać
Procesy turbulencyjne są często mniejsze niż pojedyncza komórka globalnego modelu oceanu. Nie można więc zasymulować każdego wiru bezpośrednio; trzeba opisywać ich średni wpływ za pomocą parametryzacji. Od jakości takiego opisu zależy m.in. tempo transportu ciepła i substancji między powierzchnią a głębią.
Zmiana perspektywy
Cyrkulacja głębinowa nie jest historią jednego miejsca, w którym woda staje się ciężka. To globalny bilans opadania, wznoszenia, przepływu poziomego i mieszania. Część „napędu” można znaleźć daleko od obszaru, gdzie dana masa wody pierwotnie zniknęła z powierzchni.
Mieszanie w głębokim oceanie ma jeszcze jeden zaskakujący aspekt: jego intensywność może zależeć od kształtu dna, którego nie widać z powierzchni. Gdy pływ lub przepływ głębinowy przechodzi nad grzbietem, górą podmorską albo stromym stokiem, część energii ruchu przekształca się w fale wewnętrzne. Fale te mogą rozchodzić się dalej i ostatecznie łamać, tworząc turbulencję. Oznacza to, że dwa obszary położone na tej samej głębokości mogą mieć bardzo różne tempo pionowej wymiany tylko dlatego, że pod nimi znajduje się inne ukształtowanie dna. W modelach klimatu nie wystarczy więc znać średnią głębokość oceanu: trzeba odpowiednio opisać miejsca, w których energia dużych skal przechodzi w małoskalowe mieszanie i zmienia wyporność wód głębinowych.