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Thermodynamik

Seit vor etwa 30 Jahren die "Praktische Salzgehaltsskala" (PSS-78)  im Jahr 1978 und die Internationale Zustandsgleichung für Meerwasser (EOS-80) im Jahr 1980 verabschiedet wurden, hat es nur geringe Fortschritte gegeben bei den Kenntnissen über thermophysikalische Eigenschaften von IAPSO-Standard-Meerwasser, der Behandlung regionaler Anomalien der Meerwasserzusammensetzung oder der Beschreibung thermodynamischer Eigenschaften von Meerwasser an den Grenzen zu Eis oder feuchter Luft. Inzwischen veröffentlichte modernere Standards wie die Temperaturskala ITS-90 oder die Zustandgleichung IAPWS-95 für reines Wasser fanden bisher keinen Eingang in gültige ozeanografische Standards.

Mitarbeiter:

Erstes Treffen der SCOR/IAPSO WG127 im Mai 2006 im IOW. Von links nach rechts: Chen-Tung Arthur Chen (Taiwan), Frank J. Millero (USA), Brian A. King (UK), Rainer Feistel (IOW), Daniel G. Wright (Kanada, verstorben im Juli 2010), Trevor J. McDougall (AUS), Giles M. Marion (USA)

 

Das Scientific Committee on Oceanic Research (SCOR) und die International Association for the Physical Sciences of the Oceans (IAPSO) reagierten auf die Forderung nach einem aktualisierten Meerwasserstandard durch die Gründung der Arbeitsgruppe WG127. Nach dem ersten Meeting 2006 im IOW begann die SCOR/IAPSO WG 127 schnell mit einer intensiven Zusammenarbeit mit der International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS). Die Internationale Konferenz 2008 der IAPWS in Berlin bot die Gelegenheit für eine Spezialausgabe “Thermophysical Properties of Seawater” der online-Zeitschrift Ocean Science, die seither als begutachtete und frei zugängliche Sammlung für die Vielzahl der wissenschaftlichen Arbeitsergebnisse der WG127 und des IAPWS Subcommittee on Seawater dient.

Der neue internationale Meerwasserstandard TEOS-10, die „International Thermodynamic Equation of Seawater 2010“ , wurde 2009 in Paris von Unesco/IOC angenommen. Er beruht auf einer Gibbs-Funktion für Meerwasser, die vor 20 Jahren am IOW erstmals entwickelt wurde, in Kombination mit einer Neudefinition des Salzgehalts in g/kg und thermodynamischen Potentialen für Eis und feuchte Luft. Alle Formeln benutzen Temperaturwerte auf der Skala ITS-90. Eigenschaften können mit Software berechnet werden, die von der WG127 implementiert wurde, der „Seawater-Ice-Air“-Bibliothek (SIA) und der „Gibbs-Seawater“-Bibliothek (GSW). SIA wertet die Primären Standards, die durch die IAPWS-Dokumente gegeben sind, direkt aus und ist deshalb umfassender aber langsamer. GSW wurde auf ozeanografische Anwendungen zugeschnitten; die schnelleren Korrelationsgleichungen wurden durch numerische Regression an SIA-Daten in ozeanischen Wertebereichen angepasst. Dokumente, Software and Hintergrundartikel sind auf den Internetseiten www.teos-10.org und www.iapws.org verfügbar sowie im Sonderband “Thermophysical Properties of Seawater” der Zeitschrift Ocean Science.

Zum ersten Mal seit der erste Einführung eines internationalen ozeanografischen Standards im Jahr 1902 bietet TEOS-10 Methoden an zur Analyse von Anomalien der Zusammensetzung des Meerwassers wie etwa in der Ostsee oder im pazifischen Tiefenwasser. Einzelheiten können den Publikationen der folgenden Liste entnommen werden.

Ausgewähltes Material zu TEOS-10

Gibbs-Funktion von Meerwasser Artikel IAPWS-08
Gibbs-Funktion von flüssigem Wasser Artikel IAPWS-09
Gibbs-Funktion von Eis Artikel IAPWS-06
Schmelz- und Sublimationskurven Artikel IAPWS-11
Helmholtz-Funktion von fluidem Wasser Artikel IAPWS-95
Helmholtz-Funktion von feuchter Luft Artikel IAPWS-10
Zusammensetzung von Meerwasser Artikel  
Sättigungssalzgehalt von Meerwasser Artikel  
Gibbs-Funktion von Ostseewasser Artikel  
Meerwasseranomalie der Ostsee Artikel  
Meerwasseranomalie des Ozeans Artikel  
TEOS-10 Formulation Handbuch  
TEOS-10 SIA Software Artikel Code
TEOS-10 GSW Software Artikel Code
Forschungsbedarf Meerwasser Text  
Forschungsbedarf Brechungsindex Text