of Oceanografie noemt men het onderzoek van de vorm en de gesteldheid van de zeebodem, van de toestand van het zeewater in alle diepten, wat temperatuur, samenstelling, stroming enz. betreft, en van het leven, dat in zee wordt aangetroffen. Hoewel de oceanografie zich in de laatste tijd steeds meer tot een zelfstandige wetenschap begint te ontwikkelen, blijft zij ten nauwste verbonden met de geologie, de fysica, de chemie, de meteorologie en de biologie.
De opkomst van het diepzeeonderzoek dateert van het midden der 19de eeuw, toen men voor het leggen van trans-oceanische telegraafkabels gedwongen werd zich voor de zeediepten te interesseren. Voordien had men zich uitsluitend bepaald tot voor de zeeman en visser belangrijke waarnemingen en tot het onderzoek van de kusten.Sedert de alleroudste tijden werden dicht bij de kust met een loodlijn de diepten bepaald, terwijl reeds in het midden van de 15de eeuw kardinaal Nicolaus Cusanus een dieptemeter bedacht, bestaande uit een holle bol, waaraan een gewicht met een haak verbonden was. Bij het bereiken van de bodem liet het gewicht los en uit de tijd, die verliep, voordat de bol weer boven kwam, kon de diepte bepaald worden. De moeilijkheid het moment te bepalen, waarop de bol weer aan de oppervlakte verscheen, sloot succes met dit instrument uit, ondanks later voorgestelde verbeteringen. Op zijn wereldreis heeft Magelhaes in 1521 in de Pacifische Oceaan een loding gedaan, waarbij hij zijn gehele lodingslijn van 200 vaam afvierde zonder grond te vinden, hetgeen hem tot de primitieve conclusie voerde, de diepste plek op aarde gevonden te hebben. De eerste kaart, waarop de vorm van de aardkorst onder water door contourlijnen werd aangegeven, is de kaart met dieptelijnen van de Merwede in 1728 door Cruquius uitgegeven.
Captain Phipps heeft in 1772 reeds bodemmonsters opgehaald uit meer dan 1000 m, terwijl in 1840 de eerste oceanische diepte van bijna 5000 m, gedurende de Britse Antarctische expeditie onder Sir James Clark Ross werd gelood. Zuivere resultaten verkreeg echter voor het eerst Belknap aan boord van het Amerikaanse marineschip „Tuscarona”, in 1873, door het hennepen koord te vervangen door piano-snaar. Van die tijd af heeft men geregeld de oceanen opgelood met kabelleggers en marinevaartuigen van alle zeevarende naties.
De eerste grote, wetenschappelijke diepzee-expeditie was de Challenger-expeditie van 1872-1876, onder Sir C. Wyville Thomson met een staf van wetenschappelijke helpers. Men voer rondom de aarde en de grote oceanen werden in alle richtingen doorkruist. De resultaten op natuur- en scheikundig-, op biologisch- en geologisch gebied werden in 50 grote delen vastgelegd en vormden het uitgangspunt voor alle latere onderzoekingen. Van de vele latere expedities willen wij slechts noemen: de Duitse „Valdivia”-expeditie van 1898-1899 in de Atlantische- en Indische Oceaan, de Nederlandse Siboga-expeditie van 1899-1900 in Nederlands-Indië, de Duitse „Meteor”-expeditie in de Atlantische Oceaan van 1925-1927, de Nederlandse „Snellius”-expeditie, wederom in Nederlands-Indië van 1929-1930, de Zweedse „Albatros”-expeditie die in 1948 rondom de aarde voer.
Bovendien bestaan er tegenwoordig vele oceanografische instituten, die zich geheel aan het onderzoek van de zee wijden. Ook de meteorologische instituten van zeevarende naties houden zich met oceanografische studiën bezig. Tot het begin van de 20ste eeuw was de belangstelling vooral gericht op het leven in zee. Tegenwoordig wordt de aandacht ook sterk gericht op het water zelf en bovenal op de bewegingen daarvan.
Een zeer belangrijke, moderne uitvinding is die van het echo-lood. Het is het eerst aan de Duitser Behm gedurende Wereldoorlog I gelukt, de diepte te bepalen door de tijd te registreren, die een geluids-sein nodig heeft om zich voort te planten van het wateroppervlak naar de zeebodem, vanwaar het teruggekaatst wordt om als „echo” aan boord opgevangen te worden. De voortplantingssnelheid van geluid in water bedraagt ongeveer 1500 m per seconde. In een diepte van 1500 m duurt het dus twee seconden, voordat de echo van een geluids-sein opgevangen wordt. Met een draadloding in oceanische diepten zijn een à twee uur gemoeid, gedurende welke het schip stil moet liggen. Met een echo-lodingsinstallatie kan men de diepte bepalen, terwijl het schip zijn vaart niet behoeft te onderbreken. In plaats van met groot tijdverlies hier en daar de diepte te bepalen kan men
dus nu, zo nauwkeurig als men wil, een profiellijn van de zeebodem aftasten langs de koerslijn van het schip. Tegenwoordig bestaan er verschillende typen van echo-lodingstoestellen. Behalve expedities zijn nu ook vele marinevaartuigen en mailboten met echo-lodingstoestellen uitgerust. Hierdoor is een plotselinge, snelle vooruitgang van de kennis van de onderzeese vormen ontstaan. Wel bestaan er nog grote oppervlakken, waar geen enkele dieptebepaling is geschied, maar in algemene trekken is de oceaanbodem toch reeds geëxploreerd. Hierdoor is komen vast te staan, dat om de continenten een vlakke zee ligt, die geleidelijk in diepte toeneemt tot 100 à 200 m, de zgn. continentale platten. Daarbuiten neemt de helling sterk toe, soms tot 10 gr. en meer. Geleidelijk gaat deze helling in de oceaanbodem over, die ongeveer 5000 m diep ligt. Naast enorme, vlakke uitgestrektheden treft men grote, onderzeese gebergten aan, die in steilheid en afmetingen niet voor de gebergten op het droge land behoeven onder te doen, wanneer men slechts afziet van de locale onregelmatigheden door de erosie op het land veroorzaakt.
Een eigenaardig verschijnsel is het voorkomen van de zgn. diepzeetroggen. Dat zijn diepere geulen in de zeebodem, die in rechte of zwak gebogen lijnen op vele plaatsen langs de randen van de oceanen gelegen zijn. Hun ontstaan wordt in verband gebracht met de gebergten, die zich meestal op de aangrenzende kusten verheffen. De diepste plek op aarde is meer dan 10.000 m en ligt ten O. van de Philippijnen, slechts ongeveer 100 km uit de kust. Voorts heeft men tientallen reusachtige canyonachtige dalen ontdekt, die als geulen van 1000 en meer m diepte ten opzichte van de omgeving van de platten naar de diepzeebodem omlaag lopen. Een andere merkwaardige ontdekking is het voorkomen van zgn. guyots, kegelvormige bergen van de diepzeebodem oprijzend met een vlakke top, meestal op ongeveer 1000 m diepte.
Ten einde een beeld te geven van modern, oceanografisch werk kunnen wij de bezigheden aan boord van Hr. Ms. „Willebrord Snellius” gedurende de expeditie in Nederlands-Indië kort bespreken. Door meer dan 30.000 echo-lodingen is de vorm van de zeebodem langs het afgevaren traject, dat anderhalf maal de aardomtrek meet, nauwkeurig vastgelegd. Op meer dan 300 plaatsen is een zgn. station gelegd. Hiertoe stopt het schip en wordt een normale loding met piano-snaar verricht, waarbij men een monster van het slik van de zeebodem ophaalt, ten einde de afzettingen te kunnen bestuderen, die zich daar vormen. Het instrument, waarmee dit geschiedt, bestaat uit een metalen buis van 11/2 m, van boven met 30 kg bezwaard, die in de, meestal weke, bodem indringt en zo een cylindertje modder mee naar boven brengt. De „Albatros”-expeditie haalde met een nieuw toestel monsters op, die tot meer dan 15 m lengte hadden. Hierin waren vele lagen te zien, waarvan de onderste vermoedelijk van vóór de IJstijd dateren. De klei, de mineraalkorreltjes en de skeletten van fijne zeediertjes moeten gedetermineerd worden. Zodoende kan men nagaan onder welke omstandigheden de verschillende grondsoorten gevormd worden en is men in staat vast te stellen, hoe gelijksoortige afzettingen uit geologisch lang vervlogen perioden moeten zijn ontstaan. Het merkwaardige feit is gebleken, dat echte oceanische afzettingen niet of uiterst zelden op het land voorkomen. Hieruit heeft men de gevolgtrekking gemaakt, dat de oceanen niet in landgebied kunnen veranderen, dus permanente inzinkingen van de aardkorst zijn. De fossiele zee-sedimenten, die zo’n grote rol spelen in de bouw van de aardkorst, stammen voor het overgrote deel uit ondiep water (zie diepzeeafzettingen).
Na de loding volgt een oceanografische seriewaarneming. Deze dient om op verschillende niveau’s de temperatuur en samenstelling van het zeewater na te gaan. Aan een stevige metalen kabel worden verscheiden (ca 8) zgn. waterscheppers neergelaten, die op onderlinge afstanden van enige tientallen tot honderdtallen meters aan de draad geklemd worden, terwijl deze wordt afgevierd. Als men met de eerste serie niet in alle gewenste diepten tegelijk kan waarnemen, volgen een of meer series op steeds diepere niveau’s. Een waterschepper bestaat uit een metalen buis met kraan van boven en van onderen, die bij het neerlaten geopend zijn, terwijl er een houder met een thermometer aan vastgeklemd zit. Met een schroefklem aan het ondereinde en een palletje aan het boveneinde wordt de schepper in verticale stand tegen de draad gehouden. Zijn de scheppers in de gewenste diepten gebracht, dan laat men een gewicht langs de draad omlaag glijden. Dit treft de pal boven aan de schepper, zodat deze pal los laat. De schepper kantelt dan door eigen gewicht, zodat hij nog slechts hangt aan de schroefklem. Hierbij sluiten de kranen en wordt een tweede gewicht los gegooid, dat wederom langs de draad omlaag gaat en de tweede schepper doet kantelen en sluiten; tot de onderste schepper aan de draad toe. De thermometers zijn zo ingericht, dat, als zij met de schepper kantelen, het kwik in een vernauwing afbreekt en het zich daarboven bevindende deel in de, nu naar beneden gerichte, top van de kwikbuis zakt. De hoeveelheid van dit afgetapte kwik bepaalt de temperatuur op het ogenblik van kantelen en daarmee de oorspronkelijke temperatuur van het water, dat in de schepper opgesloten ligt. Men haalt nu de serie weer op en tapt het water af, ten einde het chemisch te onderzoeken in het laboratorium, dat zich aan boord bevindt, en leest de vastgestelde temperatuur af. Behalve het gehalte aan zout wordt ook de hoeveelheid opgeloste voedingsstoffen en zuurstof bepaald.
Aan de hand van de gegevens, die men zo verkregen heeft, is het mogelijk het soortelijk gewicht van het water uiterst nauwkeurig te berekenen. Hieruit is weer af te leiden, hoe en met welke snelheid het water stroomt, wanneer men in een zeebekken over de zó berekende waarden op enige stations beschikt. Bovendien kan men de diverse stromen, die in verschillende diepten in verschillende richtingen en met andere snelheden over en langs elkaar trekken, opsporen door hun afwijkende samenstellingen. Op grond van dergelijke gegevens is vastgesteld, dat een koude, zout-arme stroom door Straat Gibraltar in de Middellandse Zee trekt, terwijl een warme, zoutrijke stroom over de bodem van de drempel naar buiten vloeit in de Atlantische Oceaan, daar een duizendtal meters omlaag zakt en zich in deze grote diepte langzaam naar het N. begeeft tot voorbij Ierland, waar hij geleidelijk verloren gaat.
In het Molukkengebied is gevonden, dat op enige honderden meters diepte het water uit de Stille Oceaan de Celebes-Zee instroomt en door Straat Makassar naar het Z. vloeit. Een tweede diepe stroom trekt van de Stille Oceaan door de Molukken Passage naar de Banda Bekkens en zelfs tot in de Savoe en Flores Bekkens. Het aanvankelijk hoge gehalte aan zuurstof wordt door het leven in zee opgebruikt, zodat tegen het einde van de lange reis het percentage sterk is gedaald. Op de oceanografische stations wordt tegelijk met fijnmazige netten het plankton gevist (het fijne, zwevende leven in zee), terwijl tussen de stations met een groot sleepnet grotere en zich sneller bewegende dieren gevangen worden. Met netten, die gedurende stations op grote diepte afgevierd en dan opgehaald worden, kan men op alle diepten de zeedieren vangen. Met een dreg, een groot, grof net, dat over de bodem gesleept wordt, haalt men ook de op en nabij de bodem levende wezens aan boord.
Een zeer belangrijke aanvulling van de gegevens van de stations verkrijgt men door de waarnemingen op ankerstations. De „Snellius” was uitgerust met een kabel van 7 km lengte, waarmee het mogelijk was voor anker te gaan in diepten tot 5000 m toe. Van het zo vastgelegde schip kan men nu gedurende een lange tijd voortdurend op dezelfde plaats waarnemingen doen.
Door een groot aantal elkaar opvolgende seriewaarnemingen, verkrijgt men een inzicht in getijstromen en zgn. inwendige golven. De laatste zijn golvende bewegingen van het scheidingsvlak van verschillende waterlagen. Deze golven kunnen perioden van ettelijke uren hebben en amplituden van tientallen meters.
Op ankerstations worden verder stroommetingen gedaan. Met zeer ingewikkelde en ingenieuze instrumenten, zgn. stroommeters, die van het schip afgevierd worden, meet men direct de richting en sterkte van de stromen op de diepte waarin het toestel hangt. Er blijken dan zowel constante stromen van enkele tientallen cm per seconde voor te komen, als omkerende of draaiende getijstromen. De laatste hebben vaak een overschot in één richting, zodat zij gesuperponeerd zijn op een langzame, constante stroom.
Talloze andere waarnemingen behoren nog thuis op het programma van een volledige diepzee-expeditie, zoals temperatuurwaarnemingen aan het wateroppervlak, stralingsmetingen van de zon en andere meteorologische observaties, fotografie van de zeebodem om ribbelingen, stenen, planten en dieren, enz. te kunnen bestuderen. De hoeveelheid gegevens door één expeditie verzameld is steeds zó groot, dat een leger wetenschappelijke onderzoekers jaren en jaren bezig is om de resultaten uit te werken en te boek te stellen. Zo beslaan de uitkomsten van de Siboga-expeditie reeds een gehele boekenplank en na vijftig jaren gestage arbeid is de bewerking nog niet ten einde gebracht. Een andere eigenaardigheid van oceanografisch werk is, dat slechts de zeer kostbare expedities of grote instituten belangrijke bijdragen kunnen leveren, terwijl door de individuele werker met bescheiden middelen slechts weinig te bereiken valt. Wel kunnen de waarnemingen van verschillende marine- en koopvaardijschepen benut worden om gegevens over de oppervlakkige lagen van de zee te verkrijgen. Hiervoor zijn natuurlijk ook de karteringswerkzaamheden en stroomwaarnemingen van de hydrografische diensten van het allergrootste belang.
De oceanografen hebben zich ook beziggehouden met het bestuderen van golven. Uit weerkundige gegevens is men thans in staat de sterkte van de golven te berekenen. Hieruit is dan een voorspelling te maken voor kusten, zelfs op duizenden km afstand, wat betreft de sterkte van te verwachten branding en de tijd van optreden.
De oceanografie heeft, behalve voor de zeevaart, ook voor de visserij een grote economische betekenis, omdat van de vissoorten de voeding, de trek, de verspreiding, enz. bestudeerd worden en de uitkomsten de vangst vergemakkelijken en het gevaar van uitputting van bepaalde gebieden bestreden kan worden.
PROF. DR PH. H. KUENEN
Lit.: H. U. Sverdrup, M. W. Johnson, R. H. Fleming, The Oceans (1942); Ph. H. Kuenen, Kruistochten over de Indische diepzeebekkens (1941); F. P. Shepard, Sub-marine Geology (1948); Ph. H. Kuenen, De kringloop van het water (1948).
