Det salte hav

 

Vand fra nær og fjern

Ens personlige netværk er vigtige. Det er de i dag, og det var de også i midten af 1800-tallet. For uden et omfattende internationalt netværk af skibskaptajner og naturforskere var det næppe lykkedes for Johan Georg Forchhammer at finde en metode til at bestemme havstrømmenes salinitet.

 

 

Forchhammer undrede sig over, hvad havvand er – hvad det består af. Så op gennem 1840’erne og 1850’erne fik han indsamlet et stort antal havvandsprøver, dels fra danske ekspeditioner som den første Galathea-ekspedition fra 1845-47, dels fra især engelske ekspeditioner. Det geografiske omfang var imponerende. Fra Grønland til Antarktis, fra Sortehavet til Borneo … og naturligvis også fra Øresund og Kattegat.

 

Tidligere, før Forchhammer havde udviklet sin metode ”Om Søvandets Bestanddele og Deres Fordeling i Havet”, bestemte man salinitet ved at lade havvand reagere med stoffer, der kunne udfælde det stof, man undersøgte for. Når stoffet var udfældet, blev væsken filtreret, stoffet tørret og vejet. Der gik en del havvand, arbejdstid og reagenser til dette, for havet indeholder en lang række grundstoffer og forbindelser, fx klorid, natrium, magnesium, kalk og sulfat.

Efter i en række år at have analyseret 161 prøver nåede Forchhammer frem til, at forholdet mellem verdenshavenes vigtigste grundstoffer stort set altid er det samme, næsten ligegyldigt hvor man er. Princippet er kendt som Forchhammers princip, eller Princippet om konstant sammensætning. Som Forchhammer selv formulerede det:

”Når man derfor for Fremtiden kun vil bestemme den hele Saltmængde på et bestemt givet Sted af Havet, kan dette skee ved en Bestemmelse af den i Søvandet tilstedeværende Chlormængde… det således fundne Chlor bliver multipliceret med 1,811, og man erholder saltmængden meget nöie bestemt”.

Med andre ord: Har man fundet mængden af klorid i vandprøven, hvilket ikke var særligt besværligt, ganger man dette tal med 1,811. Så har man saliniteten. Opdagelsen af princippet blev et af oceanografiens vigtige øjeblikke.

Ud over at formulere princippet, var Forchhammer også den første til at foreslå begrebet salinitet til at være koncentrationen af havvands indhold af større ioner.

 

Puslespillet gik op

Forchhammers opdagelse var vigtig for datidens forskere. Professor i kemisk oceanografi Colin Stedmon fra DTU Aqua forklarer:

”Det var en revolution! Fremfor at måle alle stofferne kunne man nu nøjes med at analysere for klor og gange med en faktor. Selvom den kemiske metode, man brugte den gang, for os i dag lyder besværlig, var det noget, der var ret let at lave og også ret præcist. Jeg er imponeret over, at de kunne måle så præcist. Og det sjove er, at den faktor, man skal gange med, altså kun har ændret sig på de to sidste decimaler. Så han var ikke langt væk fra det, man nu om dage har aftalt og er enige om. Forchhammers opdagelse bragte en helt ny mulighed for at studere havet og begynde at identificere havstrømmene.”

”Han begynder med at identificere Østkyststrømmen ved Grønland og andre havstrømme. Nogle af dem tolker han forkert, men andre er gode nok. Og det er det puslespil, der til sidst resulterer i hans afhandling, og baner vejen for andre at forsætte.”

Er Forchhammers opdagelse så stadig relevant, hvis vi spoler frem til 2024? Til det siger Colin Stedmon:

”Ja, og i de seneste 15 år er der kommet en ”Forchhammer revival”. I mange år brugte man ledningsevne til at bestemme saliniteten, dvs. saltvandets samlede evne til at lede en elektrisk strøm. Men ledningsevne fortæller ikke noget om sammensætningen, og i en saltvandsblanding kan opløste salte interagere indbyrdes og påvirke hinanden – ledningsevnen fortæller kun noget om en samlet saltkoncentration.”

”Ledningsevne er fin til de fleste formål, men begynder man at kigge nærmere på kemiske egenskaber, reaktioner og processer i havvand, kan man have behov for at medregne små forskelle i saltes sammensætning. Forchhammers princip bliver nemlig her lidt mere usikkert på de sidste decimaler. Derfor bruger man to typer salinitet – en praktisk salinitet, som er mere fysisk baseret, og en absolut salinitet, som tager mere hensyn til kemien. Men med sidstnævnte er vi altså også langt ude på decimalerne.”

Havstrømmes fingeraftryk

Står du på dækket af et skib cirka midt i Fram Strædet mellem Grønland og Svalbard, er det ikke umiddelbart oplagt, at der i dybet under kølen strømmer op til fem havstrømme nordpå og sydpå på en gang. Og i øjeblikket, hvor man diskuterer, om den nordgående strøm med sine rødder i Golfstrømmen måske er ved at bremse op, er det afgørende at vide, hvad der foregår i det nordlige Atlanterhav. Det er her, Forchhammer kommer ind i billedet. Colin Stedmon forklarer:

”Vandmasserne karakteriseres ved deres salinitet og temperatur, og på den måde kan man faktisk nå meget langt. Men når det er sagt, bruger vi nu om dage også andre parametre som ilt, næringssalte og andre sporstoffers koncentrationer. Tilsammen giver de en form for fingeraftryk. Sandsynligheden for, at man har to uafhængige vandmasser med lige præcis den samme temperatur og salinitet er ret lav. På den måde kan man spore en forbindelse i mellem to vandmasser, trods det at de kan være geografisk meget langt fra hinanden. Samles der flere målinger, vil der begynde at tegne sig et billede af den overordnede verdensomspændende havcirkuation. Men det kræver præcis bestemmelse af salinitet og temperatur.”

 

Copenhagen Water

Stedet minder lidt om en mellemting mellem et laboratorium og et bibliotek, men er Colin Stedmons kontor på DTU Aqua. Fra en af hylderne med lærebøger og moderne såvel som ældre oceanografiske instrumenter tager Colin Stedmon et par æsker ned og åbner dem forsigtigt. Æskerne afslører et par væskefyldte glasampuller fra hhv. 1929 og 1974. Professoren fortæller:

 

”Det her er Copenhagen Water – en international standard for salinitet, som alle laboratorier før i tiden indstillede sine analyser ud fra. Standarden blev oprindelig foreslået af den danske oceanograf Martin Knudsen i 1899, og blev fra 1908-1974 fremstillet i København, forseglet i ampuller og sendt ud i verden, så forskerne havde en fælles reference at måle salinitet ud fra. Lidt ligesom standardmeteren i Paris.”

 

Nogle solide aftryk

Et af flere apparater, man i dag bruger til feltmålinger i havet af salinitet, baserer sig på en opdagelse af DTU’s første rektor, eller som DTU hed den gang, Den Polytekniske Læreanstalt. Instrumentet, man sænker ned, bruger induktion til at måle saliniteten. Induktion baserer sig på elektromagnetisme, naturloven som H.C. Ørsted opdagede i 1820. Med Forchhammers (som i øvrigt var DTU’s anden rektor) og Knudsens efterfølgende arbejde må man sige, at Danmark har sat nogle solide og konstruktive fodaftryk i oceanografien.

Artiklen er støttet af Jens Smeds Oceanografiske Fond.