salinitet

Under Galatheas jordomsejling 1845-1847 indsamlede man systematisk vandprøver med det formål at undersøge, hvad havvandet består af. Analysen blev publiceret i 1859 af den danske forsker Johan Georg Forchhammer og viste, at de indbyrdes forhold mellem de dominerende opløste stoffer i havvand fra åbne havområder er stort set konstante. Det vil sige, at verdenshavet er velopblandet, og at forskelle skyldes, at havvandet på et givet sted blot er fortyndet med ferskvand eller opkoncentreret i større eller mindre grad.

De vigtigste komponenter, klor og natrium (som tilsammen danner bordsalt, NaCl) udgør ca. 85 % af de opløste stoffer. Klor alene udgør ca. 55 %, og på baggrund af Forchhammers analyser definerede Martin Knudsen som den første salinitet på baggrund af kloriniteten; et mål for mængden af klor-, brom-, jod- og fluorioner, dvs. de halogener, der danner salte med metaller. Denne definition blev vedtaget som standard af ICES (International Council of Exploration of the Sea) i 1901. Formlen, som er revideret og gældende siden 1960, er:

Salinitet (S) = 1,80655 × kloriniteten.

Saliniteten angives i promille (‰).

For at måle salinitet efter ovenstående definition må man behandle en forseglet vandprøve kemisk ved såkaldt titrering. Det praktiske arbejde med at indsamle, opbevare og analysere hver enkelt prøve er omfattende. Imidlertid findes der en nær sammenhæng mellem havvandets salinitet og dets ledningsevne (konduktivitet) samt vandtemperatur. Med den elektriske målemetode kan man i dag ved at sænke et måleinstrument ned fra overfladen relativt hurtigt få en profilering af ledningsevne og vandtemperatur fra top til bund. Omregningen herfra til salinitet, den praktiske salinitetsskala (PSS 78), blev fastlagt i 1978, og anses for gyldig for alle praktiske forekomster af havvand. Bestemt på denne måde angives saliniteten i psu (practical salinity unit).

Middelværdien for havvandets salinitet ligger på ca. 34,7 psu, og saliniteten for ca. 90 % af verdenshavets samlede volumen ligger i et ret snævert interval på 34-35 psu. Afvigelser fra dette findes især i overfladen, hvor forskellige processer enten kan fortynde eller opkoncentrere blandingen af salt og vand. Nær flodmundinger kan saliniteten falde til næsten 0 psu, mens den i delvist lukkede havområder med stor fordampning kan den nå op over 40 psu.

Saliniteten har betydning for havvandets massefylde (se nedenfor). Derved har den den også betydning for den generelle oceancirkulation samt, i kystnære områder, den estuarine cirkulation. Saliniteten påvirker desuden havvandets frysepunkt.

Gennem massefylden har saliniteten også en vis betydning for skibstrafikken. Vand med en høj saltholdighed har en større bæreevne end vand med lav saltholdighed, og det må et tungt lastet skib tage højde for i visse situationer. Forekomsten af havis er også relateret til havvandets salinitet.

En kubikmeter rent vand vejer 1.000 kg ved 4 °C. Tilførsel af salt øger massefylden med ca. 0.8 kg/m³ pr. psu. Ved samme vandtemperatur har havvand med psu = 35 derfor en højere massefylde på ca. 1.028 kg/m³.

Bortset fra et velopblandet overfladelag er havvand lagdelt, således at det letteste vand lægger sig øverst, mens det tungeste vand lægger sig nederst. Denne lagdeling er i vid udstrækning bestemt af saliniteten, og selv små forskelle i salinitet gør det muligt at spore de forskellige vandmassers oprindelse. Præcision er nødvendig, og med PSS 78-skalaen kan man bestemme saliniteten med en usikkerhed på blot +/- 0,003 psu.

Dannelse af dybvand sker ved havoverfladen i polare egne. Overfladevandet afkøles, indtil det bliver tungere end de underliggende lag, hvorefter det synker til større dybde, eventuelt helt til bunds. Saliniteten er afgørende for, hvor dybt vandet kan synke; jo højere salinitet i overfladen, desto dybere synker vandet. I nord modtager Grønlandshavet overfladevand fra Golfstrømmen, som oprindelig består af varmt vand med en høj salinitet fra Caribien. Under sin rejse nordpå afkøles vandet, der er saltere end omgivelserne, indtil det bliver koldt nok til at synke.

Dybvandsdannelsen befordres af en molekylær proces kaldet cabelling: Når et lag af varmt saltvand blandes med et underliggende koldere, ferskere lag af samme massefylde, bliver blandingsproduktet lidt tungere end begge komponenter. Effekten har at gøre med temperaturændringers komplicerede virkning på vands massefylde.

Ved Antarktis i syd finder dybvandsdannelse sted i forbindelse med ekstrem afkøling på undersiden af gletsjeris, som fra indlandsisen flyder ud og lægger sig oven på havet. Her er vandet sådan set ikke mere salt end omgivelserne, men det højere tryk under isen gør, at temperaturen kan presses endnu længere ned, uden at vandet fryser til is.

Rent ferskvand fryser ved 0 °C. Saltholdigt vand fryser ved lavere temperatur. Frysepunktet falder med lidt mere end 0,5 °C for hver 10 psu, og almindeligt havvand på ca. 35 psu har et frysepunkt omkring -1.9 °C. Endnu lavere frysepunkt finder man dels (uden praktisk relevans) i troperne, hvor saliniteten pga. fordampning kan være højere, dels (mere relevant) på større dybde, fordi det højere tryk sænker frysepunktet yderligere. På undersiden af de omtalte 100-200 meter tykke antarktiske ishylder kan frysepunktet sænkes ned til -2.1--2.2°C, hvilket er det koldeste flydende vand på kloden.

Ferskvand har sin maksimale massefylde ved 4 °C. Ved afkøling til lavere temperatur bliver vandet ikke længere tungere, men i stedet lettere, indtil det fryser ved 0 °C. Det betyder, at is kan dannes på overfladen af relativt varmt ferskvand, fordi det koldeste vand ikke synker til bunds, men bliver liggende i overfladen.

For almindeligt havvand på 35 psu er det anderledes. Der findes en teoretisk temperatur for maksimal massefylde, men den ligger under frysepunktet. Det betyder, at afkøling af havvandet altid vil føre til nedsynkning, i det mindste hvis vandmassen har samme salinitet på alle dybder. Det gør tilfrysning af højsaline havområder vanskelig, fordi vandsøjlen i princippet skal afkøles fra top til bund, før tilfrysningen kan begynde.

Der går en skillelinje ved ca. 25 psu. Vand, der har en lavere salinitet end ca. 25 psu, opfører sig som ferskvand, idet temperaturen for maksimal massefylde ligger over frysepunktet. Overfladen kan fryse til hen over varmere vand. Vand, som har en højere salinitet end 25 psu, skal derimod afkøles til bunds, hvilket tager længere tid.

I de danske farvande ligger skillelinjen på 25 psu i havoverfladen mellem det salte Nordsøvand og det brakke Østersøvand som regel et sted i det sydlige Kattegat. Fjordområder har typisk en lavere salinitet og er mere stillestående, hvorfor de lettere fryser til.

• psu