Bei Normaldruck (1013.25 hPa oder 1 atm), der einem Partialdruck des Sauerstoffes in
der Atmosphäre von 0.2 atm entspricht, und 0 °C Wassertemperatur liegt seine
Gleichgewichtskonzentration im Meer (S=35 psu) bei 358 mmol-m' 3 oder 8.0 ml-l' 1 .
Erhöht sich die Temperatur auf 30 °C, so beträgt sie nur 195 mmol-m' 3 oder 4.4 ml-l' 1 ,
d.h. die Sättigungskonzentration reduziert sich um 45 %. Eine Zunahme des
Salzgehaltes von 0 auf 35 psu bei konstanter Temperatur dagegen bewirkt eine
Abnahme der Gleichgewichtskonzentration um maximal 22 %.
Je nach Wahl der Konstanten A n und B n ist die Gleichgewichtskonzentration auf das
Volumen [pmol-l 1 ] bzw. [mmol-m 3 ] oder auf das Gewicht des Wassers [pmol-kg 1 ]
bezogen. Sehr häufig wird sie auch in [ml-l 1 ] oder in [mg-l 1 ] angegeben.
Tabelle 11.6 im Anhang gibt die Sättigungskonzentrationen von O2 für Meerwasser mit
einem Salzgehalt von 35 psu in Abhängigkeit von der Wassertemperatur nach Benson
und Krause (1984) wieder.
2.2.4 Transfergeschwindigkeit
Der Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Wasser wird durch ein Zusammenspiel
von diffusivem und turbulentem Transport kontrolliert. Direkt an der Wasseroberfläche
verschwindet der turbulente Transport und der Gasaustausch erfolgt durch den
molekular-diffusiven Transport. Der Fluss hier ist direkt proportional zum
Diffusionskoeffizienten des Gases. Eine wichtige Größe zum Vergleich der
Diffusionskonstanten verschiedener Gase ist die dimensionslose Schmidtzahl:
gas
(2.14)
Sie verknüpft die kinematische Zähigkeit v (die Diffusionskonstante für den Impuls)
[m 2 -s' 1 ] des Wassers mit der gas spezifischen molekularen Diffusionskonstanten D gas
[m 2 -s' 1 ] und bestimmt den diffusiven Anteil der Transfergeschwindigkeit k. Mit der
Schmidtzahl ist somit eine Größe gegeben, die das relative Verhältnis der
Grenzschichtdicken (zl und zw, Abb. 2.3) widerspiegelt.
Messungen zur Bestimmung der Schmidtzahl für O2 (Stigebrandt, 1991; Wanninkhof,
1992; Keeling et al., 1998; Garcia und Keeling, 2001) zeigten eine Abhängigkeit der
Schmidtzahl von Temperatur und Salzgehalt des Wassers. Ihre Temperaturabhängigkeit
wird z. B. nach Wanninkhof (1992) durch ein Polynom drittes Grades beschrieben: