Spiral Ekman

Angin adalah tenaga penggerak pertama dan utama yang menggerakkan arus-arus permukaan. Meskipun demikian, sesungguhnya garakan arus tidak tepat searah dengan arah tiupan angin, melainkan membentuk sudut ke arah kanan. Demikian pula, arus di permukaan samudera tidak memberikan efek yang sama ke seluruhan kedalaman perairan, tetapi terbatas beberapa ratus meter. Gerak menyimpangnya arah arus dari arah angin yang menggerakkannya itu adalah karena pengaruh dari efek Coriolis terhadap gerakan arus. Hal ini pertama kali dijelaskan oleh V.W. Ekman (1874-1954) seorang ahli oseanografi bangsa Norwegia, pada tahun 1905. Sejarahnya, Nansen secara kualitatif mengamati Gunung Es yang hanyut ke arah kanan dari angin angn yang bertiup di Hemisfer Utara. Dia kemudian mengkomunikasikan hal itu kepada Ekman yang kemudian mengembangkan teori kuantitatif upper-layer wind-driven circulation (sirkulasi lapisan atas yang digerakkan oleh angin).


Bayangkan tubuh air, ketika angin bertiup di atasnya, terjadi gaya friksi Ft yang searah dengan arah tiupan angin dan kemudian menggerakkan massa air itu serah dengan arah angin. Setelah aris bergerak, segera gaya Coriolis Fc bekerja ke arah kanan dengan sudut tegak lurus dengan arah tiupan angin, dan menyebabkan aliran Vo berbelok ke kanan (di Hemisfer utara, dan ke kiri di Hemisfer selatan). Pada saat yang sama, massa air yang bergerak itu menunculkan gaya gesekan dengan massa air di sebelah bawahnya. Secara sederhanya dapat dikatakan bahwa Vo berarah 45o terhadap arah angin. Dengan logika yang sama, arah gerakan arus di bawahnya akan terus menyimpang sebesar 45o dari arah arus di atasnya. Sampai kedalaman tertentu, arah arus akan berlawanan arah dengan Vo. Apabila arah-arah arus itu digambarkan pada satu bidang, maka akan tergambar Spiral Ekman. Kedalaman DE dimana air bergerak berlawanan arah dengan air di permukaan Vo, disebut sebagai depth of frictional influence (kedalaman pengaruh friksi). Kedalaman ini diambil sebagai ukuran kedalaman pengaruh angin permukaan terhadap gerakan air laut. Lapisan ini disebut sebagai Lapisan Ekman (Pickard dan Emery, 1995). Arah transportasi massa air yang menyudut 90o terhadap arah angin permukaan disebut Transportasi Ekman (Ingmanson dan Wallace, 1985).