Einführung in die Ozeanographie

Dichte bezieht sich auf die Menge an Masse pro Volumeneinheit, z. B. Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3). Die Dichte von Süßwasser beträgt 1 g/cm3 bei 4o C (siehe Abschnitt 5.1), aber die Zugabe von Salzen und anderen gelösten Substanzen erhöht die Oberflächenwasserdichte auf 1,02 bis 1,03 g / cm3. Die Dichte von Meerwasser kann erhöht werden, indem die Temperatur gesenkt, der Salzgehalt erhöht oder der Druck erhöht wird., Der Druck hat den geringsten Einfluss auf die Dichte, da Wasser ziemlich inkompressibel ist, so dass Druckeffekte außer in extremen Tiefen nicht sehr signifikant sind. Ohne die leichte Kompression des Wassers durch Druck wäre der Meeresspiegel jedoch etwa 50 m höher als heute! Dadurch bleiben Temperatur und Salzgehalt die primären Faktoren, die die Dichte bestimmen, und von diesen hat die Temperatur den größten Einfluss (Abbildung 6.3.1).

Da die Temperatur den größten Einfluss auf die Dichte hat, sind Dichteprofile in der Regel Spiegelbilder von Temperaturprofilen (Abbildung 6.3.2)., Die Dichte ist an der Oberfläche am niedrigsten, wo das Wasser am wärmsten ist. Mit zunehmender Tiefe gibt es einen Bereich mit schnell zunehmender Dichte mit zunehmender Tiefe, der als Pycnoclin bezeichnet wird. Das Pycnoclin fällt mit der Thermolinie zusammen, da es der plötzliche Temperaturabfall ist, der zur Zunahme der Dichte führt. Unterhalb des Pycnoclins kann die Dichte ziemlich konstant sein (wie die Temperatur), oder sie kann weiter leicht nach unten ansteigen.

Das obige Profil stellt einen stabilen Zustand oder einen hohen Grad an Schichtung dar, bei dem die warme Schicht mit niedriger Dichte auf der kälteren, dichteren Schicht sitzt. Wenn sich an der Oberfläche dichteres Wasser bildet, wären die Wassermassen instabil und das dichtere Wasser würde auf den Boden sinken, um durch weniger dichtes Wasser an der Oberfläche ersetzt zu werden., Diese vertikale Bewegung von Wassermassen basierend auf der Dichte (wie durch Temperatur und Salzgehalt bestimmt) wird als thermohaline Zirkulation bezeichnet, die das Thema von Abschnitt 9.8 ist. Durch die Bildung einer geschichteten Wassersäule bilden Thermocline und Pycnocline zusammen eine Barriere, die eine Vermischung zwischen dem wärmeren, weniger dichten Oberflächenwasser und dem kälteren, dichteren Grundwasser verhindert. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass nährstoffreiches Tiefwasser an die Oberfläche gelangt, um die Primärproduktion zu unterstützen.

Wie bei der Temperatur gibt es auch Breitenunterschiede in der Dichte., In den Tropen ist das Oberflächenwasser warm und mit geringer Dichte, und es gibt eine ausgeprägte Thermolinie, die es vom kälteren, dichteren Tiefenwasser trennt. Wie oben erwähnt, verhindert diese Schichtung, dass nährstoffreiches Wasser an die Oberfläche gelangt, und infolgedessen haben tropische Regionen oft eine geringe Produktivität. In den hohen Breiten ist das Wasser in allen Tiefen gleichmäßig kalt, so dass eine geringe Dichteschichtung vorliegt. Das Fehlen einer Pycnocline (oder einer Thermocline) ermöglicht es kaltem, nährstoffreichem Tiefwasser, sich leichter mit dem Oberflächenwasser zu vermischen, was zu einer höheren Primärproduktion in Polarregionen führt.,