Experimente:
Versuch: Salzwasser ist dichter als reines Wasser
Versuch: Das Volumen von Wasser nimmt beim Erwärmen zu

Meerwasser ist aufgrund der gelösten Salze (durchschnittlicher Gehalt 3,6 g/l) dichter als Reinwasser. Dieser kleine Unterschied hat große Auswirkungen auf das globale Klima. Es sorgt für ein weltumspannendes System von Meeresströmungen und damit für einen Temperaturausgleich auf der ganzen Erde.

Das Strömungssystem nimmt seinen Anfang in den Tropengewässern des Atlantiks. Das Oberflächenwasser hat aufgrund stärkerer Verdunstung in den warmen Breiten einen höheren Salzgehalt und damit eine höhere Dichte. Es bleibt jedoch als warmes Wasser wegen seiner Wärmeausdehnung zunächst an der Oberfläche. Es strömt vom Äquator nach Norden. Dabei gibt es seine Wärme an die immer kühler werdende Luft ab.
Als zunehmend kaltes und somit schwereres (dichteres) Wasser sinkt es im Polarbereich ab. Hinzu kommt noch das Gefrieren des Meerwassers. Wichtig: Eis besteht aus reinem Wasser, denn es bildet mit Salz keine Mischkristalle. Das Salz reichert sich im zurückbleibenden flüssigen Wasser an. Auch auf diese Weise nimmt die Dichte des Wassers immer stärker zu, was auch sein Absinken beschleunigt (-> Versuch).
Das absinkende Wasser hält so die klimabestimmende nordwärtsgerichtete Strömung von warmem Wasser im Atlantik aufrecht (Stichwort: Golfstrom). Die Tiefenströmung geht aber noch weiter; sie gelangt in den Indischen Ozean und weiter in den Pazifik. Auf seinem Weg nehmen aufgrund von Verdünnung der Salzgehalt und damit die Dichte des Tiefenwassers wieder ab. Hinzu kommt die Abnahme der Dichte durch das Erwärmen (-> Versuch). Das Wasser steigt auf und fließt nun als sich zunehmend erwärmende Oberflächenströmung in den Atlantik zurück.

Bild 2: Die Wärmepumpe der Erde. Die warmen Oberflächenströme sind rot, die kalten Tiefenströme blau gezeichnet (Skizze nach [27])

Dieses Pumpsystem ist stark von Temperatur und Salzgehalt des Wassers abhängig. Es kann deshalb auch bei langsamem Wandel der atmosphärischen Zirkulationen, wie wir sie gegenwärtig beobachten, drastisch seine Richtung ändern. Am empfindlichsten gegen atmosphärische Einflüsse scheint der vertikale Wassertransport im Nordatlantik zu sein. Das könnte zu den ansonsten unerklärlichen Klima-Umschwüngen in der Geschichte geführt haben. Da dieses von der atlantischen Tiefenströmung ausgelöste Pumpensystem alle Weltmeere miteinander verbindet, lässt sich erklären, warum die klimatische Ausprägung auf der Nordhalbkugel auch für die globale Klimaentwicklung verantwortlich ist. So kann man anhand der Meeresboden-Sedimente nachweisen, dass der vertikale Austauschprozess und damit wohl auch der gesamte Tiefwasserstrom während der letzten Eiszeit unterbrochen waren.
Würden aufgrund zunehmender Erderwärmung die Polarkappen schmelzen, würde das Salzwasser drastisch durch das Süßwasser verdünnt. Auch hier würde die klimaausgleichende Wärmepumpe in den Weltmeeren der Erde unterbrochen. Deshalb schwankt man noch zwischen den Aussagen, ob der Treibhauseffekt zu einer Überhitzung oder zu einer neuen Eiszeit führen wird.

Meerwasser gefriert erst bei einigen Grad unter Null (Gefrierpunktserniedrigung). Damit ist Salzwasser auch bei niedrigeren Temperaturen flüssig. Geringere Eisbildung hat wiederum Auswirkungen auf die Absorption von Sonnenstrahlung.
Außerdem verdunstet Meerwasser nicht so leicht, da die Ionen die Wassermoleküle nicht so einfach freigeben (Siedepunktserhöhung). Über salzreichem Meerwasser ist deswegen der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre niedriger als über Süßwasser. Das ist wichtig für Wetterbildung über dem Meer: Über dem Meer bilden sich nicht so viele Wolken, und es regnet auch nicht so stark, wie man allgemein erwartet. Außerdem speichert trockene Luft nicht so viel Wärme wie eine feuchte Atmosphäre.

Der Salzgehalt des Meeres ist aber auch für die Gesundheit wichtig: Wenn die Brandung tobt und dazu ein starker auflandiger Wind weht, gibt es Wasserstaub (Aerosol; siehe Bild oben). Darin ist viel iodidhaltiges Salz enthalten. Alles zusammen hilft Lungen- oder Schilddrüsenkranken.

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Literatur