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Lexikon der Geographie: Meerwasser

Meerwasser, umfasst rund 97% aller Wasservorräte unseres Planeten. Da Meerwasser zum überwiegenden Teil (96,5%) aus reinem Wasser besteht, sind seine physikalischen Eigenschaften vor allem von denen des reinen Wassers bestimmt. Die Dichteanomalie des Wassers ist von großer Bedeutung. So kühlt sich das Wasser von Seen bei Frostperioden nur bis 4°C ab, sinkt als schwereres Wasser nach unten und verdrängt dabei das leichtere wärmere Wasser an die Oberfläche. Bei Abkühlung unter 4°C bleibt das kältere Wasser an der Oberfläche und erstarrt dort zu bleibendem Eis, das als isolierende Schicht ein weiteres Abkühlen des darunter liegenden Wassers fast vollständig verhindert, sodass tiefere Gewässer nie bis zum Grund frieren. Bei Meerwasser weicht die maximale Dichte um so stärker von 4°C ab, je salzhaltiger das Wasser ist. Bei ozeanischem Salzgehalt von 3,5% gefriert das Wasser sogar vor Erreichen seiner maximalen Dichte; theoretisch könnte der Ozean bis zum Grund gefrieren. Allerdings verhindert sein großer Wärmehaushalt ein Gefrieren. Eisbildung tritt daher bevorzugt nur in sehr flachen Meeresgebieten sowie in den Polargebieten auf (Meereis). Das Meerwasser stellt einen Wärmepuffer dar, der extreme Temperaturschwankungen verhindert und mithilfe von Meeresströmungen und atmosphärischer Zirkulation für einen Wärmeausgleich zwischen den niedrigen und hohen Breiten sorgt. Der Salzgehalt des Meerwassers wird zu 99% von 11 Elementen und ihren Verbindungen ( Abb. 1) gebildet. Diese Hauptbestandteile des Meersalzes oder konservativen Elemente treten stets im gleichen Mengenverhältnis untereinander auf. Die verbleibenden Anteile werden als Spurenelemente bezeichnet. In den Ozeanen verläuft die Konzentrationsverteilung der Elemente mit der Tiefe im Wesentlichen nach drei Mustern ( Abb. 2) mit allen möglichen Übergängen. Die im Weltmeer berechneten Aufenthaltszeiten der einzelnen Elemente liegen zwischen 106-108 Jahren bei den Hauptbestandteilen und bei weniger als 100 Jahren für einige Spurenelemente. Es gilt als gesichert, dass dieses Verhalten verursacht wird durch die unterschiedliche chemische Affinität der Elemente zu den Partikeln der Wassersäule, was als Folge davon zu einer mehr oder weniger schnellen Sedimentation der Komponenten aus der Wassersäule führt. Das Meerwasser enthält auch eine große Gruppe gelöster organischer Spurenstoffe, deren Gesamtkonzentration in der Oberflächenschicht des Ozeans starken räumlichen und zeitlichen Schwankungen unterworfen ist und weitgehend von den internen biochemischen Stoffkreisläufen kontrolliert wird. Den Hauptanteil bilden in ihrer Zusammensetzung bisher unbekannte hochmolekulare Verbindungen wie die Huminstoffe. Von den bekannten Verbindungen (ca. 10-15 %) sind Kohlenhydrate, Aminosäuren und Peptide am besten untersucht. Daneben hat man Lipide, Fettsäuren, Kohlenwasserstoffe, Sterole, Vitamine und zahlreiche andere Verbindungen nachweisen können. Geochemiker gehen davon aus, dass sich die Zufuhr der meisten anorganischen chemischen Komponenten über Flüsse, Atmosphäre und hydrothermale Quellen seit Jahrmillionen im Gleichgewicht mit ihrer Entfernung aus der Wassersäule befindet. Dadurch bleibt die Gesamtmenge in den Ozeanen konstant. Dieses Gleichgewicht kann durch massive anthropogene Störungen außer Kraft gesetzt werden, wie z.B. eine erhöhte Bleizufuhr infolge immittierter Autoabgase. Der Ozean stellt das bei weitem größte natürliche Kohlenstoffreservoir dar, das ein gewaltiges Aufnahmepotenzial für anthropogen erzeugtes Kohlendioxid besitzt (Kohlenstoffkreislauf). Aufgrund der langen Durchmischungszeiten der Ozeane (im Mittel 500-1000 Jahre) kann dieses nur in Zeitskalen von Jahrhunderten ausgeschöpft werden.

KKr


Meerwasser 1: Meerwasser 1: Relativer Anteil der chemischen Hauptbestandteile am Meersalz.

Meerwasser 2: Meerwasser 2: Die Vertikalverteilung der chemischen Elemente im Ozean.
Copyright 2001 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg
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Grafik:
Mathias Niemeyer (Leitung)
Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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