Der Teilbereich der Ozeanwissenschaften, der sich mit der chemischen Zusammensetzung des Meerwassers und den chemischen Prozessen und Kreisläufen (gelöste Gase, Nährstoffe, Spurenmetalle, organische Verbindungen) befasst, welche Verteilung und Umwandlung chemischer Spezies in marinen Umgebungen steuern.

Prinzip

Chemische Verteilungen im Meer werden durch Erhaltungsgesetze (Masse- und Elementbilanzen), Reaktionskinetik und Gleichgewichte, Transport durch physikalische Prozesse (Advektion, Diffusion, Vermischung) sowie Wechselwirkungen mit Biologie und Sedimenten bestimmt; Tracer und Speziation zeigen Quellen, Senken und Pfade an.

Demonstration

Messung des Karbonatsystems (pH, Alkalinität, gelöster anorganischer Kohlenstoff) zur Quantifizierung der ozeanischen Aufnahme anthropogenen CO2; Kartierung von Nitrat- und Phosphatfeldern zur Identifikation von nährstoffbegrenzten Regionen; Einsatz von Radium-Isotopen zur Verfolgung submarine Grundwasserzuflüsse.

Fehlanwendung

Die Annahme, Meerwasser sei chemisch über Raum und Tiefe hinweg einheitlich, oder Konzentrationsmessungen als ausschließlich lokale Reaktionen interpretieren, ohne Advektion und Vermischung zu berücksichtigen, was zu falscher Quellenzuweisung führt.

Konsequenz

Liefernt quantitative Grundlagen für Klimamodelle, Schadstoffbewertung, biogeochemische Kreisläufe, Projektionen der Ozeanversauerung und das Management von Nährstoff- und Schadstoffeinträgen.

Umkehrung

Eine Sichtweise, die chemische Prozesse außer Acht lässt und sich nur auf physikalischen Transport (reine physikalische Ozeanographie) oder nur auf Organismen (reine Biologie) konzentriert und damit chemische Verteilungen, die durch Reaktionen und Speziation gesteuert sind, nicht erklärt.

Abgrenzung

Bezieht marine chemische Zustände von der Oberfläche bis zu Sedimenten und Schnittstellen (Luft–Meer, Sediment–Wasser) ein, schließt jedoch detaillierte atmosphärische Chemie ohne ozeanischen Austausch und Binnengewässerchemie aus, außer in Ästuarbereichen.

Semantische Spannung

Überlappt mit mariner Biogeochemie und Umweltchemie; die Spannung besteht darin, chemische Muster primär als abiotisch (chemische Ozeanographie) oder primär biologisch vermittelt (Biogeochemie) zu betrachten, wobei viele Fragestellungen beide Sichtweisen benötigen.

Synthese

Die chemische Ozeanographie verknüpft Messungen der Meerwasserzusammensetzung mit Transport- und Reaktionsprinzipien, um zu erklären, woher marine chemische Spezies stammen, wie sie sich umwandeln und wie sie Klima, Ökosysteme und menschliche Einflüsse beeinflussen.