In erster Näherung sind die Oberflächentemperaturen von Nord- und Ostsee annähernd gleich und liegen im August bei ungefähr 18°C und im Februar bei 4°C in der Nord- bzw. 2°C in der Ostsee. Dies ist durch den Wärmeaustausch mit der Atmosphäre bedingt, der durch die Wettersysteme gesteurt wird, welche mit ihren riesigen Durchmessern die Nord- und Ostsee nahezu gleichzeitig überdecken. Im Winter ist die Wassertemperatur der Nordsee tatsächlich etwas wärmer als die der Ostsee, da die winterliche Abkühlung des Oberflächenwassers auch durch die Temperatur des darunter liegenden Tiefenwassers bestimmt wird. Das Tiefenwasser der Nordsee ist durch den Einfluß des Golfstroms wärmer als das der Ostsee und sorgt wie eine Fußbodenheizung dafür, daß das Nordseewasser auch in starken Wintern nicht gefriert, während es in der Ostsee in (den seltenen) starken Wintern zur Eisbildung kommen kann. In warmen Sommern führt die starke Sonneneinstrahlung zu einer stärkeren Erwärmung des flachen Küstenwassers gegenüber dem Wasser der offenen See. In der Nordsee besteht aber durch die Gezeitenströme ein stärkerer Wasseraustausch zwischen der Küste und der offenen See als in der Ostsee. Dies kann dazu führen, daß bei lang anhaltendem sommerlichen Hochdruckwetter das Wasser der Ostsee in der Nähe des Strandes wärmer wird als vergleichbares Wasser in der Nordsee.
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