Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Metrology for ocean salinity and acidity

Die Weltmeere nehmen im komplexen System Erde eine zentrale Rolle ein. Sie wirken im globalen Klimasystem als wesentliches regulierendes Element. 86 % der globalen Evaporation und 78 % des globalen Niederschlags treten über den Ozeanen auf. Daher sind Salinitätsvariationen an der Meeresoberfläche eine Schlüsselgröße, um zu verstehen, wie Süßwasserzufluss und -abgabe die Ozeandynamik und damit die großen Meeresströmungssysteme beeinflussen. Bereits kleine Veränderungen können das bestehende Gleichgewicht empfindlich stören, was sich in veränderten klimatischen Verhältnissen, aber auch in Änderungen der Biodiversität in den Ozeanen niederschlagen kann. Umso wichtiger ist es, wesentliche Parameter wie Salinität, Temperatur, Dichte, Leitfähigkeit, pH-Wert, Sauerstoffkonzentration und Zusammensetzung hinreichend genau zu erfassen. Dies wird Gegenstand des gemeinsamen Forschungsprojektes mit zehn europäischen Partnern sein. Ein besonderer Schwerpunkt wird darauf liegen, die für die Salinität gebräuchliche Einheit 'Praktische Salinität' auf das SI-Einheitensystem rückzuführen. Derzeit wird etwas wie das 'Urkilogramm der Salinität' verwendet: Es existiert ein Behälter hochreinen kristallinen Kaliumchlorids, aus dem Chemiker regelmäßig eine gewisse Menge entnehmen. Sie geben Wasser hinzu, bis eine definierte Konzentration erreicht ist. Anschließend verdünnen oder verdampfen sie natürliches Meerwasser aus dem Nordatlantik so lange, bis es die gleiche Leitfähigkeit hat. Dies ist dann sogenanntes 'Standard-Meerwasser'. Jeder Wissenschaftler, der auf die Ozeane hinausfährt und die Salinität messen will, führt ein Fläschchen mit Standard-Meerwasser mit sich. Kurz vor dem Einsatz werden die Messgeräte mit diesem Wasser kalibriert. Angegeben wird die gemessene Salinität dann als Wert auf der Praktischen Salinitätsskala. Durch den Bezug der Messwerte auf die Kaliumchloridlösung fehlt die Anbindung an das anerkannte internationale Einheitensystem. Schwierig wird es werden, wenn das vorhandene Kaliumchlorid ausgeht und neues hergestellt werden muss, das zwangsläufig andere Verunreinigungen aufweisen wird. Die Messreihen werden durch das neue Referenzmaterial vermutlich einen Versatz bekommen, obwohl Ozeanographen wie Klimaforscher dringend verläßliche und vergleichbare Beobachtungsdaten brauchen.

Durch die Forschungsarbeiten wird für wesentliche ozeanische Parameter eine metrologische Basis geschaffen und eine Langzeitvergleichbarkeit der Messungen erreicht werden, ein wichtiger Qualitätfaktor für Klima- und ozeanographische Modellierungen.

Die Bedeutung, die dem Projekt in der ozeanographischen Fachwelt beigemessen wird, lässt sich an der Zahl und dem Umfang der Kooperationspartner erkennen. Internationale Organisationen wie beispielsweise das Scientific Committee on Ocean Research,die International Association for the Physical Sciences of the Oceans, das International Geotraces Project sind hier vertreten wie ebenso das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, das Instituto Hidrografico des Ministerio da Defesa Nacional aus Portugal oder das Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Spermentale aus Italien.

Das Projekt wird seitens der PTB koordiniert. Drüber hinaus leitet die PTB das technische Arbeitspaket, in dem die Praktische Salinität auf Dichtestandards und damit auf das SI-Einheitensystem rückgeführt wird.

Weitere Informationen über das Projekt und die Projektpartner:

Projekt-Webseite

Ansprechpartner

Petra Spitzer
Tel.: 0531 - 592 3130
E-Mail: petra.spitzer@ptb.de