Chemische Ozeanographie
Die chemische Ozeanographie untersucht die Zusammensetzung des Meerwassers und deren Ursachen – sie verfolgt die gelösten Salze, Gase, Nährstoffe und Kohlenstoff, die die Zusammensetzung des Ozeans bestimmen und ihn mit der Atmosphäre, dem Meeresboden und dem Leben verbinden.
Definition
Chemische Ozeanographie ist die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung des Meerwassers und der Prozesse – physikalischer, biologischer und geologischer Natur –, die die Verteilung und den Kreislauf gelöster und partikulärer Substanzen im Ozean steuern.
Scope
Dieser Bereich umfasst die Hauptionenzusammensetzung und den Salzgehalt des Meerwassers, das marine Karbonatsystem und die Ozeanversauerung, den Kreislauf von gelöstem Sauerstoff und Nährstoffen, die biogeochemischen Kreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff und anderen Elementen sowie den chemischen Austausch zwischen Ozean, Atmosphäre, Sedimenten und Biota.
Sub-topics
Core questions
- Warum weist Meerwasser trotz variierenden Salzgehalts ein nahezu konstantes Verhältnis der Hauptionen auf?
- Wie puffert das Karbonatsystem den pH-Wert des Meerwassers, und wie verändert die Ozeanversauerung diesen?
- Was steuert die Verteilung von gelöstem Sauerstoff und den limitierenden Nährstoffen im Ozean?
- Wie koppeln biologische, physikalische und geologische Prozesse, um Kohlenstoff und andere Elemente zu zirkulieren?
Key theories
- Konstanz der Zusammensetzung
- Die Hauptionen des Meerwassers treten weltweit in nahezu festen Proportionen auf (das Prinzip, das mit Marcet und Dittmar verbunden ist), sodass eine einzige konservative Eigenschaft – der Salzgehalt – die Gesamtzusammensetzung charakterisiert.
- Karbonatpufferung des Meerwassers
- Gleichgewichte zwischen Kohlendioxid, Bikarbonat und Karbonationen puffern den pH-Wert des Ozeans und steuern die Speicherung von anorganischem Kohlenstoff, wodurch das Karbonatsystem eine zentrale Rolle für die Rolle des Ozeans im Klima spielt.
- Redfield-Stöchiometrie
- Marine organische Materie bildet sich und zerfällt mit einem charakteristischen Verhältnis von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor, wodurch die biologische Produktion mit den Verteilungen von Nährstoffen und Sauerstoff im gesamten Ozean verknüpft wird.
Clinical relevance
Die Ozeanchemie steuert die Aufnahme von anthropogenem Kohlendioxid durch das Meer und das Fortschreiten der Ozeanversauerung, die Sauerstoffbudgets, die die Ausbreitung von sauerstoffarmen Todeszonen bestimmen, und die Nährstoffversorgung, die die Fischerei aufrechterhält, wodurch sie für das Klima- und Meeresressourcenmanagement von zentraler Bedeutung ist.
History
Die systematische Ozeanchemie begann mit Dittmars Analysen von Proben der Challenger-Expedition in den 1880er Jahren, die die nahezu konstanten Proportionen der Hauptionen des Meerwassers bestätigten. Redfields Arbeit Mitte des 20. Jahrhunderts verknüpfte die Chemie der Nährstoffe mit der Biologie, und globale Vermessungsprogramme wie GEOSECS und WOCE kartierten später die chemischen Felder des Ozeans.
Key figures
- Alfred Redfield
- William Dittmar
- Lars Gunnar Sillen
Related topics
Seminal works
- pilson2013
- sarmientoGruber2006
Frequently asked questions
- Warum ist der Ozean salzig?
- Flüsse und hydrothermale Systeme liefern gelöste Ionen ins Meer, wo sie sich ansammeln, da Wasser hauptsächlich durch Verdunstung entweicht; über geologische Zeiträume hat dies den charakteristischen Salzgehalt und die Ionenzusammensetzung des Meerwassers hervorgebracht.
- Wie wird der Ozean saurer?
- Wenn der Ozean Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnimmt, reagiert das Gas mit Meerwasser zu Kohlensäure, wodurch der pH-Wert sinkt und die Karbonationen reduziert werden, die schalenbildende Organismen benötigen.