Korrekturen für die Salinität von Meerwasser

Um die Ergebnisse von Messungen des komplexen Brechungsindexes N und aller daraus abgeleiteten optischen Eigenschaften auf Messungen an der freien Meeresoberfläche übertragen zu können, mu\3 untersucht werden, wie die Salzkonzentration von Meerwasser den Brechungsindex ändert. [Friedman, 69] hat dazu eingehende Untersuchungen im Wellenlängenbereich von 1.5-15m durchgeführt.

Es lassen sich zwei Haupteffekte vorhersagen, die mit steigender Salzkonzentration die optischen Eigenschaften verändern. Dies ist zum einen ein Ansteigen des Realteils n des Brechungsindexes und zum anderen ein Verschieben der IR-Absorptionsbanden von Wasser. Der erste Effekt führt zu einem konstanten Anstieg von n für Wellenlängen bis 9m. Der zweite Effekt ist nur für das Sulfat-Absorptionsband bei 9m von Bedeutung.

Um die Änderungen quantitativ beschreiben zu können, wurde eine Norm-Salzlösung verwendet. Es handelt sich dabei um die von [Sverdrup et al., 42] vorgeschlagene Zusammensetzung von künstlichem Meerwasser, die dieselbe Ionenkonzentration wie eine typische Probe Ozeanwasser enthält (Tabelle 2.3).

 
Tabelle:   Zusammensetzung von künstlichem Meerwasser (Salinität 34.3 ppt, Chlorinität 19.0 ppt) mit einer relativen Salzkonzentration von 1.

Dieser Lösung wird die relative Salzkonzentration von 1 zugeordnet. Es zeigt sich, da\3 die Erhöhung von n linear mit der relativen Salzkonzentration ansteigt und bei einer relativen Salzkonzentration von 1 den Wert von 610 annimmt.

Zusammenfassend lassen sich die nötigen Korrekturen für Meerwasser folgenderma\3en formulieren [Friedman, 69]:

1.

Für Wellenlängen von 1.5-9m mu\3 zum Realteil n des komplexen Brechungsindexes für reines Wasser ein konstanter Offset addiert werden. Für die relative Salzkonzentration von 1 hat er den Wert 610. Für andere Salzkonzentrationen steigt er linear mit der Salzkonzentration.

2.

Für Wellenlängen von 9-11.6m müssen sowohl n als auch der Imaginärteil k des Brechungsindexes korrigiert werden. Die Korrekturwerte für die oben angegebene Salzkonzentration sind im Anhang (Tabelle A.2) tabelliert. Für andere Salzkonzentrationen müssen sie interpoliert bzw. extrapoliert werden.

3.

Für Wellenlängen zwischen 11.8-15m mu\3 der zusätzliche Korrekturfaktor k' (Tabelle A.2) zu k addiert werden.