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Trübungsströmungen – Abwärtsströmungen von sedimentbeladenem Wasser, die in Seen und Ozeanen vorkommen — sind einer der Hauptprozesse, die für den Transport von Sedimenten aus Küstenregionen in die Tiefsee verantwortlich sind. Dieser Prozess führt zur schrittweisen Entwicklung von Sedimentablagerungen, die zu potenziellen Kohlenwasserstoffreservoirs werden. Die Strömungen können Geschwindigkeiten von bis zu 20 Metern pro Sekunde erreichen und Hunderte von Kilometern zurücklegen, was bedeutet, dass sie auch Unterwasserpipelines, Kabel und andere Geräte beschädigen oder zerstören können.
Wie genau Trübungsströme so hohe Geschwindigkeiten erreichen, ist seit langem umstritten. Jahrzehntelang vermuteten Wissenschaftler, dass sich ein Trübungsstrom aufgrund einer Rückkopplungsschleife selbst beschleunigen kann: Die Mitnahme von Sediment macht die Strömung dichter und damit schneller, was wiederum die Sedimentmitnahme erhöht. Die Messung dieses selbstverstärkenden Mechanismus— der die Strömungen beim Bergabgleiten verstärken würde, hat sich jedoch als sehr schwierig erwiesen.
Nun Sequeiros et al. berichten Sie über die Ergebnisse einer Reihe von Experimenten, in denen sie die Selbstbeschleunigung in laborgenerierten Trübungsströmen dokumentieren. Mit Videokameras und Ultraschallgeschwindigkeitsprofilern maßen die Forscher dieses Phänomen sowohl im Körper als auch an der Vorderseite von drei der neun Trübungsströme, die sie in einer 15 Meter langen, 1,4 Meter tiefen Rinne mit einer Steigung von 5% erzeugten.
Das Team entdeckte, dass sich selbstbeschleunigende Trübungsströme bilden, wenn der Abfluss von Wasser, das in die Rinne fließt, einen Schwellenwert überschreitet, während alle anderen Parameter, wie die Konzentration von Schwebstoffen, konstant gehalten werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die zunehmende Entladung die Strömungsgeschwindigkeit hoch genug erhöht, um den Rückkopplungsmechanismus zu initiieren, der für den Start des Prozesses der Selbstbeschleunigung verantwortlich ist. Sie fanden jedoch auch heraus, dass eine sehr hohe Entladung oder zu viel Sediment in Suspension die Beschleunigung behindern könnte.
Das Team beobachtete auch, dass das Material, das die selbstbeschleunigenden Ströme abgelagert hatten, in Bezug auf Dicke und Korngröße gleichmäßiger war als Sequenzen, die sich von verzögernden Strömen absetzten. Die Autoren schlagen vor, dass diese Eigenschaft vor Ort verwendet werden könnte, um mehr über die Bedingungen zu erfahren, unter denen Turbiditsequenzen in der geologischen Aufzeichnung abgelagert wurden.
Durch die sorgfältige Dokumentation der Prozesse, die steuern, ob sich Trübungsströme selbst beschleunigen, trägt diese Studie dazu bei, die Mechanismen einzuschränken, durch die selbst relativ kleine Strömungen Sedimente in die tiefen Ozeane verteilen können. Die Funktionsweise dieser Strömungen zu entschlüsseln, ist der Schlüssel zu einem besseren Verständnis unserer Ozeane. (Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Ozeane, https://doi.org/10.1029/2018JC014061, 2018)
— Terri Cook, freier Schriftsteller