An Hand von erzielten Resultaten mit dem Membran-Salzfühler wird die Genauigkeit dieser Methode zur Registrierung der Salzschichtung diskutiert. Die Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse wird besprochen. Einige Messungen in der Ostsee werden als Beispiele angeführt.

With the aid of some results the accuracy of the membrane salinity sensor is discussed. The reproducibility of the measurements is determined. Some recordings in the Baltic Sea demonstrate the usefulness of the method

Gieskes, Joris M. T. M.

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GrnsKES Zusammenfassung: An Hanel von erzielten Resultaten mit elem Membran-Salzfuhler wircl die Genauigkeit dieser Methode zur Registrierung cler Salzschichtung diskutiert. Die Reprocluzierbarkeit der MeBergebnisse wircl besprochen. Einige Messungen in der Ostsee werden als Beispiele angefilhrt. The membrane salinity sensor as a suitable instrument for the registration of the layering in the sea (Summ:iry): With the aid of some results the accuracy of the membrane salinity sensor is discussed. The reproducibility of the measurements is determined. Some recordings in the Baltic Sea demonstrate the usefulness of the method. Wahrencl einer ozeanographischen Forschungsreise in der Ostsee 1956 benutzte WusT (1963) einen Temperaturfi..'thler zum Studium der thermischen Mikrostruktur auf ver­schiedenen Stationen. Mit Hilfe von Salzgehaltswerten, die er klassischen Hydroserien entnahm und mit den gemessenen Temperaturfilhlerclaten bestimmte er anhand von T-S-Diagrammen die Salzgehaltswerte fur je 2 m Wassertiefe. Eine derartige Inter­polation basiert auf der Annahme, daB in der Verteilung von Temperatur und Salzgehaltkeine Anomalien vorkommen. WusT wies - insbesondere fur das Arkona-Becken - aufdie Schwache dieser Annahme hin und betonte die Notwendigkeit kontinuierlicherSalzgehaltfregistrierungen. SrnDLER (1961) hat auf einigen Dauerstationen in der Ostseemit der Bathysonde derartige Messungen durchgefilhrt. Dabei wurde im Arkona­Becken, wo intermediare Maxima und Minima in der Temperaturverteilung vorkom­men, keine Salzgehaltsinversionen beobachtet. Im Gegensatz dazu ist im Bornholm­Becken eine Salzgehaltsinversion vorhanden, allerdings nicht im Zusammenhang miteiner Temperaturinversion.Im Mai 1966 wurden erneut hydrographische Dauerstationen in verschiedenen Ost­seebecken durchgef-iihrt, wobei Temperatur- und Salzgehaltsregistrierungen mit einem von KosKE (1964, 1965) beschriebenen Gerat gewonnen wurden. Position, Datum und Dauei der Stationen sind in der Tabelle 1 zusammengefaBt. Tabelle 1 S t a t i o n en 1n der  Ost see  wahrend der  F orschungs fahrt  ,,Alkor" Mai-Juni  1966 Stationsnummer Beck en Position Datum Dauer 3 Gotland-Tief 57°22'N 19°57'E 20. 5. 66 11.00-17.50 4 . Finnischer Meerbusen 59°2o'N 22°49'E 21. 5. 66 9.00-13.30 5 . Finnischer Meerbusen 59°19'N 22°48'E 29. 5. 66 17.25-21.10 6 Lanclsort-Tief 58°38'N l8° l6'E 30. 5. 66 10.05-14.25 7 Gotland-Tief 57°20'N 20°03'E 31. 5. 66 00.05-02.35 8 Arkona-Beck en 55°05'N 14°09'E 1. 6. 66 01.05-01.40 75 Auf jecler Station wurclen i.iber mehrere Stunclen in regelmaBigen Abstanden Regi­strierungen durchgefii.hrt. Die Eichung der Sonde erfolgte clurch Hydroserien, die am Anfang oder am Ende der Station gefahren wurden. Die Salzgehaltswerte die�er Serien ·wurden mit elem Induktiv-Salinometer (Brown, Hamon 1961) bestimmt.Die kontinuierlichen Messungen wurden mit Hilfe eines X-Y-Schreibers aufgezeichnet,wobei die X-Achse in Abhangigkeit von Druck gesteuert wurde. Dabei war der Schrei­berausschlag proportional zur Tiefe. Das gleiche galt f-Ur die Temperaturmessung miteinem Thermistor, wobei 1 Skalenteil 0, 1 ° C entsprach. Die kontinuierlichen Registrie­rungen wurden mit Daten aus Hydroserien geeicht. Die Fiergeschwindigkeit wurdemoglichst konstant gehalten und betrug 0,5 m pro Sekunde. Die Zeitkonstanten desThermistors und der Membranelektroden lassen solche Fiergeschwindigkeit zu. Da beisehr niedrigen Fiergeschwindigkeiten anomale Potentiale auftreten konnen, soll mitdiesem T-S-F-Li.hler entweder in stationarem Zmtand (Membranpotential hauptsacblichabhangig von Filmdiffusion), oder bei hoheren Geschwindigkeiten, wie z. B. 0,5 m proSekunde (Potential abhangig von Membrandiffusion) gemessen werden.Abb. 1 (Tafel 1) zeigt eine Eichkurve f-Li.r Station 4. Die Abweichungen von der Eich­kurve liegen innerhalb von 0,05°/00 • K.osKE (1964) und auch GrnsKES (1967) haben aufdie zu erwartenden Fehler, die durch Temperaturanderungen entstehen konnen, hinge­wiesen. Solche Fehler hatten falsche Registrierwerte zur Folge. Aus Abb. 1 geht jedochhervor, daB der TemperatureinfluB minimal ist. Die Abweichungen liegen innerha]bder MeBfehler. Die relative Genauigkeit der T-S-Sonde betragt demnach ± 0,1°/00, dieabsolute Genauigkeit der Temperaturregistrierung etwa ± 0,1 ° C.In Abb. 2 sind fi..'tr alle Registrierungen auf Station 5 die von den hydrographischenSerien entnommenen Salzgehaltswerte gegen die von der Salzgehaltssonde aufgetragen.Dabei sind die Abweichungen von den mittleren Werten angegeben. Die Abbildungzeigt, daB die Abweichungen im allgemeinen innerhalb von ± 0, 1 ° / 00 liegen. GroBereStreuungen sind auf kurzfristige Variationen der Schichtung zuri..'tckzufiihren. Es istdeshalb zweckmaBig, die der Hydroserie zeitlich am nachsten liegende Registrierungfi...'tr die Eichung zu benutzen.In Tabelle 2 werden for Station 4 die den Registrierungen entnommenen Salzgehalt­und Temperaturwerte for Stanclarcltiefen wieclergegeben. In den letzten zwei Spaltensind die Daten cler Hydroserie eingetragen.Die kontinuierlichen Registrierungen ergaben, daB cler Oberflachensalzgehalt fi...i.rhinreichend lange Zeit konstant blieb. Deshalb wurcle fi...'n jede Registrierung ein Ober­flachensalzwert (1 m Tiefe) von S = 6,88°/00 angenommen. Auf 90 m Tiefe ergab sichdann ein Salzgehalt von S = 10, 79° / 00 ± 0,08 (Ta belle 2). Man kann dararn, folgern,daB eine Eichkurve i..'tber mehrere Stunden innerhalb eine Genauigkeit von 0,1 °/00 ver­wendet werclen kann. Erst groBere Anderungen konnen als Variationen der Schichtungbetrachtet werclen. Diese groBeren Anclerungen kommen in Tiefen vor, in denen aucheine Unruhe in cler Temperaturverteilung vorhanden ist. Tabelle 2 zeigt deutlicb, daBin einigen Tiefen, wie z. B. 20 bis 40 Meter, groBe thermische Schwankungen vorhandenLe gende zu den ne benstehenden Abbi ldungen (Tafe l 1) Abb. 1: Eichkurve fur Station 4 Abb. 2: Sammeleichkurve fi..ir Station 5 Abb. 3 a: Temperaturverteilung auf Station 3 Abb. 3 b: Salzgehaltsverteilung auf Station 3 Abb. 4a: Temperaturverteilung auf Station 7 Abb. 4 b: Salzgehaltsverteilung auf Station 7 76 S 0/oo 6 10 11 12 9 ,---,---,---,--,--,---..--.�.--,---,--,--..---,--, (/) 5 m 50 100 13.30 1 2 3 4 5 6 14.15 5 6 15.00h 5 6 S 0/oo 6 8r--r---r---.---.---r---r--r�.--,---,---,--r--.---, 10 II 12 .,6 cS (/) 4 m 50 100 150 200 01.15 2 3 4 5 6 02.00h 4 5 6 7 8 7 8 9 10 11 12 Tafel 1 (zu J.M. T. M. Gieskes) S 0/oo oc t 10.00 0c 1 2 3 4 m 18.30 1 2 3 4 5 610.30h 0/oo 5 7 8 9 10 °C 1 3 4 5 6 0 m 50 100 150 T 200 \ I \ I ... , 10.30 4 5 s 19.00 5 6 10 .11.00 4 5 11 ST 3 ST 7 19.30 5 6 11.1 Sh 9 10 11 5 6 7 20.00 5 6 ® 2Q30h 5 6 m 20 40 60 80 S 0/oo oc t 5 10.00 10.30 6 7 0/oo 5 °C 1 0 m 10 20 30 40 50 6 2 Tafel 2 (zu J.M. T. M. Gieskes) 11.00 6 7 9 01. 23h 7 B 9 3 4 5 10 11 . ST 4 0 ST 5 ® 11.30 6 7 10 11 6 7 12 12.00h 7 B 9 10 01 .38h 8 g 10 11 12 3 4 5 6 7 B Tabelle 2 S a lzgehal  t und T e mperatur  in Standardtiefen auf Stat ion 4 11.00 h 11.30 h 12.00 h 14.45 h Tiefe S O loo oc S o/oooc S o/oo oc S o/oooc 1 6.88 4.30 6.88 4.28 6.88 4.30 6.88 4.30 5 6.88 4.25 6.88 4.28 6.88 4.28 10 7.05 3.20 6.88 4.15 6.89 4.20 6.89 3.91 15 7.13 1.85 7.20 2.20 6.93 2.15 20 7.14 2.60 7.34 1.45 7.21 1.60 7.21 1.31 25 7.27 1.40 7.44 1.40 7.31 1.25 30 7.41 0.40 7.51 1.00 7.38 1,00 7.38 0.89 35 7.45 0.50 7.58 0.20 7.48 0.15 40 7.51 0.30 7.67 0.45 7.51 0.50 7.51 0.54 45 7.63 0.30 7. 75 0.20 7.57 0.20 50 7.68 0.40 7.80 0.40 7.63 0.40 7.63 0.57 55 7. 78 0.60 7.90 0.60 7.74 0.50 60 7.91 0.95 8.01 0.85 7.85 0.90 7.85 0.95 65 8.29 1. 75 8.30 1.65 8.30 2.00 70 8.89 2. 75 8.96 2. 75 9.01 3.00 9.01 2.88 75 9.58 3. 70 9.58 3. 70 9.68 3.80 80 10.12 4.15 10.11 4.15 10.15 4.20 10.15 4.13 85 10.52 4.40 10.52 4.35 10.60 4.40 90 10.71 4.50 10.83 4.55 10.84 4.55 10.84 4.54 sind. Die Temperatur ist hier ein besseres MaB fi.ir die innere Unruhe als der Salzgehalts­wert, wie schon HELA und KRAUSS ( 1959) gezeigt haben. Die gute Ubereinstimmung der Registrierung des Salzgehaltes mit der T-S-Sonde und den Daten der Hydrnserie ist aus den obigen Uberlegungen deutlich geworden. Die Sonde ermoglicht infolge ihres groBeren Auflosungsvermogens eine bessere Interpretation der Salzgehaltskurve und erfaBt gleichzeitig die thermische Mikrostruktur iiber langere Zeitperioden. Resul tate  in  der  Os tsee  Die Abbildungen 3 a und 3 b (Tafel 1 )  zeigen die Verteilung von Temperatur und Salzgehalt im Gotland-Tief. Eine ahnliche Verteilung in der unmittelbaren Nahe, jedoch 11 Tage spater ist in den Abbildungen 4a und 4 b dargestellt. Die Krefae in den Ab­bildungen sind Temperaturdaten der Hydroserien, die aber nicht glejchzeitig beobachtet wurden. Ein Vergleich der Abbildungen 3 und 4 zeigt, daB vermutlich unter EinfluB eines starken Windes, die Temperaturschichtung am 31. 5. 1966 viel ausgepragter war Legen de z u  den n e benstehen den Abbi l dungen (Tafe l 2) Abb. 5: T-S-Diagramm for die Stationen 3 und 7 Abb. 6 a: Temperaturverteilung auf Station 4 Abb. 6 b: Salzgehaltsverteilung auf Station 4 Abb. 7a: Temperaturverteilung auf Station 5 Abb. 7b: Salzgehaltsverteilung auf Station 5 Abb. 8: T-S-Diagramm for die Stationen 4 und 5 Abb. 9: Temperatur- und Salzverteilung auf Station 6 Abb. 10: Temperatur- und Salzverteilung auf Station 8 77 als am 20. 5. 1966. Starke Durchmischung hat am 31. 5. 1966 eine kaltere Oberflachen­temperatur hervorgerufen. Die Abbildungen zeigen gleichzeitig die charakteristische Schichtung im Gotland-Tief: warmes Baltisches Oberflachenwasser, kaltes Baltisches Zwischenwasser, dann - im Zusammenhang mit einer Salzsprungschicht - wiirmeres Wasser, das bis in 140 m Tiefe noch zeitliche Variationen zeigt und letztlich die Tiefen­wasserschicht, die keine Unruhe aufweist. Der WindeinfluB wird nur in den obersten zwei Schichtungen merkbar. Auffallend ist eine augenscheinlich stabile Schicht von etwas wiirmeren Wasser in 135 m Tiefe. Am 31. 5. 1966 ist eine ahnliche Schicht, aber nun in einer Tiefe von 120 m vorhanden. Abb. 5 (Tafel 2) zeigt zwei T-S-Diagramme. Man erkennt daraus, daB dieselbe Wassermasse auf den zwei Stationen vorliegt. Die durch den Wind am 31. 5. 1966 ver­anderte Schichtung hat keinen EinfluB auf den Charakter der T-S-Diagramme. Denncch ist keine groBe Stabilitat in der obersten Schicht vorhanden, wie auch aus elem linken Teil des Diagramms zu ersehen ist. Die Abbildungen 6 a und 6 b (Tafel 2) zeigen die Schichtung der Temperatur und des Salzgehaltes auf Station 4, und die Abbildung 7 a und 7b  die Situation eine Woche spater auf derselben Position (Station 5). Wahrend der dazwischenliegenden ersten Fruhlingswoche war das Wetter in dieser Gegend erheblich warmer geworden. Ein Ver­gleich der Abbildungen 6 a und 7 a zeigt eine erhebliche Erwiirmung der obersten Schicht von 60 Metern. Interessant ist auch die Anwesenheit einer kalteren Zwischenschicht in 10 bis 20 m Tiefe am 29. 5. 1966. Die Veranderlichkeit der Sch1chtung auf Station 4 in etwa 20 m Tiefe kann wahrscheinlich auf die Tatsache zurilckgefiihrt werden, daB sich diese Station gerade im Grenzgebiet zwischen salzarmen und salzreichen Wasser befand. Einen Hinweis darauf ergaben Oberflachenregistrierungen des Salzgehaltes, die wahrend der Ameise zu dieser Station durchgefilhrt wurden. Da die Salzgehaltsschich­tung in erster Naherung auf den beiden Stationen gleich ist, konnen Anclerungen in der thermischen Schichtung hauptsachlich auf den EinfluB des warmeren Wetters zurilck­gefiihrt werden. Die kalte Schicht in 15 m Tiefe auf Station 5 konnte <lurch das Ein­flieBen einer kalteren Wassermasse wiihrend der dazwischenliegenden Woche erklart werden. Die oberen 10 m milssen dann wieder erwiirmt worden sein. Abb. 8 (Tafel 2) zeigt zwei weitere T-S-Diagramme, aus clenen zu ersehen ist, daB nur die untere Schicht ih1 en Charakter behalten hat, wiihrend die obere Schicht wesentlich geiindert worden ist. In den Abbildungen 9 a und 9 b (Tafel 2) ist die im Landsort-Tief beobachtete Schich­tung dargestellt. Auch bier sieht man eindeutig die Ausbildung der verschiedenen Schichten, ahnlich wie auf den Stationen 3 und 7. Abb. 10 (Tafel 2) charakterisiert schlieBlich die Situation im Arkona-Becken. Die erhaltenen Resultate zeigen, daB die T-S-Sonde in der Ostsee und auch in IGi.sten­niihe, insbesondere in FluBmilndungen, erfolgreich fur ozeanographische Untersuchungen eingesetzt we1den kann. Die komplizierte Struktur der Schichtung macht deutlich, claB eine kontinuierliche Registrierung in solchen Gebieten c.ine Notwendigkeit ist. 78 Liter  a tur verze ichni  s BROWN, N. L. and HAMON, B. V. (1961): An inductive salinometer. Deep Sea Res., 8, 65. -Grnsrrns, J. M. (1967): Continuous measurement of the horizontal and vertical distribution of salinity by means of the membrane salinometer. Proc. Kon. Ned. Acad. v\Tetensch., (in Vorb.). - BELA, I. und KRAUSS, W. (1959): Zurn Problem der starken Veranderlichkeit der Schichtungsverhaltnisse im Arkona-Becken. Kieler Meeresf. 15, 125. - Kos1rn, P.H. (1964): Uber ein potentiometrisches Ver­fahren zur Bestimmung von Chloridionenkonzentrationen im Meeewasser. Kieler Meeresf. 20, 138. -KREY, J., Kos1rn, P.H. und SzEKIELDA, K. H. (1965): Produktionsbiologische und hydrographische Untersuchungen in der Eckernforder Bucht. Kieler Meeresforsch. 21, 135. - SrnnLER, G. (1961): Uber kurzfristige Veranderlichkeit von Temperatur- und Salzgehaltsschichtung in der ostlichen und mittleren Ostsee im Sommer 1960. Kieler Meeresf. 17, 148. WusT, G. (1963): Ergebnisse eines hydrographischen-produktionsbiologischen Langsschnittes durch die Ostsee irn Sommer 1956. Die Verteilung von Temperatur, Salzgehalt und Dichte. Kieler Meeresf. 13, 185. 79 

Der Membran-Salzfühler als geignetes Gerät zur Registrierung der Schichtung im Meere

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