Frage:

Wie kommt es, dass in der Ostsee im Sommer unter einer warmen Wasserschicht eine kältere liegt und unter dieser wieder eine wärmere?

Antwort:

Zur Beantwortung der Frage betrachten wir zuerst die winterliche Schichtung der Ostsee. Sie besteht aus einer ca. 70 m dicken Schicht brackigen Wassers mit einem Salzgehalt von ungefähr 7 kg/m³, das auf einer salzreicheren Bodenwasserschicht mit einem Salzgehalt von rund 12 kg/m³ lagert. Das Brackwasser ist in direktem Kontakt mit der winterlichen Atmosphäre und kühlt sich im Laufe des Winters in seiner ganzen Dicke bis auf die Temperatur des Dichtemaximums ab, die für seinen Salzgehalt bei rund 2°C liegt. Das salzreichere Bodenwasser ist von dieser lokalen winterlichen Abkühlung, die durch vertikale Konvektion erfolgt, auf Grund seiner höheren Dichte ausgeschlossen. Die Temperatur des Bodenwassers wird durch die Jahreszeit bestimmt, zu der es über die Eingansschwellen der Ostsee in die tiefen Becken einströmt. Während des Überströmens der Schwellen steht es im direkten Kontakt mit der Atmosphäre und nimmt deren Temperatur an, die beim Abtauchen dieser Wassermasse östlich der Schwellen konserviert wird. Dieser Einstromvorgang erfolgt in Abständen von mehreren Jahren jedoch immer im Winterhalbjahr zwischen Oktober und April. Die Temperatur des einströmenden salzreichen Bodenwassers ist daher relativ niedrig, jedoch ist es sehr unwahrscheinlich, dass der Einstrom grade zum Zeitpunkt tiefster winterlicher Temperaturen erfolgte. Daher ist das Bodenwasser der Ostsee im Allgemeinen immer etwas wärmer als das darüber liegende Brackwasser am Ende des Winters, nämlich um 5°C.

Im Frühjahr beginnt die Erwärmung des Brackwassers der Ostsee durch die Atmosphäre in der sommerlichen Deckschicht mit einer Dicke von 20-30 m. Dabei wird der darunter liegende Teil des Brackwassers mit seiner minimalen Temperatur eingeschlossen und bis zum Herbst nahezu konserviert. Daher beobachtet man im Sommer eine dreifache Schichtung bestehend aus warmem Deckschichtwasser, dem winterlichen Zwischenwasser mit seinem Kern in rund 50 m Tiefe und dem etwas wärmeren salzreichen Bodenwasser unterhalb von 70 m Tiefe.

Die Frage wurde von Dr. Hans Ulrich Lass, IOW, beantwortet.