Itämeren valtamerivettä vähäsuolaisempaa vettä kutsutaan murtovedeksi, koska sillä on hieman valtamerestä poikkeavia ominaisuuksia. Itämeren pintaveden suolapitoisuus on Tanskan salmissa vielä noin 20, mutta pienenee vaiheittain pohjoiseen päin. Se on Suomenlahden pohjukassa enää 0–3, ja Perämeren pohjukassa noin 2. Tällainen suolapitoisuuden muutos on tyypillistä merten jokisuistoille: Itämerta voidaan siksi eräässä mielessä pitää valtameriin verrattuna suurena jokisuistona.
Itämereen virtaa runsaasti makeaa vettä
Itämereen virtaa jatkuvasti makeaa vettä lukuisista joista, mutta suolaista valtamerten vettä pääsee altaaseen vain matalien Tanskan salmien kautta. Sisään virtaava vesi on suolaisempaa ja painavampaa kuin Itämeren vesi ja painuu siksi syviin kerroksiin. Tämän vuoksi Itämeren vesi on pysyvästi kerrostunutta, eli sen suolaisuus kasvaa pinnasta pohjaan. Itämeren sisäosissa suurin suolaisin vesimassan alue löytyy Gotlannin syvänteestä.
Meren lämpötilaan vaikuttavat muun muassa syvyys ja kumpuaminen
Kesällä pintaveden lämpötila on korkein eteläisellä Itämerellä, itäisellä Suomenlahdella ja Riianlahdella. Lämpötila on yleensä korkein rannikolla ja matalassa vedessä. Pintaveden lämpötila on kesällä korkeimmillaan keskimäärin 15–18 astetta, pohjoisessa hieman vähemmän. Matalilla alueilla ja rannikoilla vesi voi olla keskiarvoja useita asteita lämpimämpää.
Jos tuuli puhaltaa pitkään rannikon suuntaisesti niin, että rannikko jää vasemmalle tuulen suuntaan nähden, tapahtuu kumpuamisilmiö. Tällöin rannikkotuuli kuljettaa lämmintä pintavettä avomerelle ja syvältä nousee kylmää vettä pintakerrokseen. Kumpuava vesi on kylmää ja ravinteikasta, ja se rehevöittää pintakerrosta. Myös maalta merelle puhaltava voimakas tuuli voi saada Suomenlahdella aikaan kumpuamisen rannikon läheisyydessä.
Kuvissa nähdään, miten kesäisen Itämeren lämpötila (yllä) ja suolaisuus (alla) muuttuvat Tanskan salmista Suomenlahdelle.
Itämeren suolaisuus vaihtelee eri syvyyksissä
Itämeren pintakerroksen vesi on yleensä suhteellisen tasasuolaista. Suolaisuus kasvaa nopeasti syvemmälle mentäessä 40–80 metrissä, jota syvemmällä vesi on taas suhteellisen tasasuolaista. Tätä suolaisuuden harppauskerrosta kutsutaan halokliiniksi, joka eristää syvän veden pintavesistä ja heikentää tai estää kokonaan hapen kulkeutumisen syviin vesiin.
Kuvissa nähdään, miten kesäisen Itämeren lämpötila (vasemmalla) ja suolaisuus (oikealla) muuttuvat Ahvenanmereltä Perämerelle.)
Pohjanlahden vesi on heikosti kerrostunutta
Varsinaisella Itämerellä happi kuluu usein kokonaan loppuun halokliinin alapuolisesta syvästä vedestä, jonne sen loputtua alkaa muodostua rikkivetyä. Pohjanlahdella happitilanne on varsinaisen Itämeren tilannetta paljon parempi. Siellä kerrostuneisuus on vähäisempää, ja varsinaiselta Itämereltä virtaava pintakerroksen vesi painuu suolaisempana pohjaan tuoden mukanaan happea.Heikommin kerrostunut vesi voi myös sekoittua pohjiaan myöten vuoden ympäri. Pohjanlahtea auttaa, että sen erottaa varsinaisesta Itämerestä kynnysalueet, Ahvenanmeren matala kynnys (60–70 m) ja matala Saaristomeren alue. Ne estävät varsinaisen Itämeren suolaisen, vähähappisen ja ravinteikkaan syvänveden pääsyn Pohjanlahdelle.
Suomenlahden länsiosat kärsivät usein happikadosta
Suomenlahti on varsinaisen Itämeren jatke, jolla ei ole tällaista ”suojaavaa kynnystä”. Varsinaisen Itämeren syvä vesi pääsee näin virtaamaan vapaasti Suomenlahdelle, vaikuttaen voimakkaasti sen kerrostuneisuuteen. Siksi lahden länsi-ja keskiosien syvät vedet kärsivät usein happikadosta.
Hapen loppuminen halokliinin alapuolisesta vedestä varsinaisella Itämerellä ja Suomenlahden länsiosien paikallisissa syvänteissä johtuu kahdesta syystä:
- Varsinaiselta Itämereltä Suomenlahdelle sisäänvirtaava syvävesi on jo valmiiksi hapetonta ja Suomenlahden vesiä suolaisempana se vahvistaa kerrostuneisuutta.
- Syvään veteen vajoava eloperäinen aines kuluttaa hajotessaan edelleen happea.
Termokliini on meriveden kesäinen harppauskerros
Meriveden lämpötilalla on kesällä harppauskerros, jota kutsutaan termokliiniksi. Se erottaa melko tasalämpöisen pintakerroksen paljon kylmemmästä välikerroksesta. Kesäinen termokliini muodostuu yleensä 10–20 metrin syvyyteen. Kesän edetessä se painuu syvemmälle, kun sekoittuva pintakerros paksuuntuu.
Lämpimän pintakerroksen vesi ei sekoitu termokliinin alapuolisen kylmän veden kanssa. Pintakerroksen vesi on syvyyssuuntaan tasalämpöistä tuulen aiheuttaman sekoittumisen vuoksi, mutta termokliinin alapuolinen vesi sekoittuu vain satunnaisesti.
Syksyisin kun pintavesi jäähtyy, termokliini häviää. Syysmyrskyt ja lämpötilaeroista johtuva virtaus, eli konvektio, sekoittavat vesimassat keskenään. Perämerellä vesi sekoittuu syksyisin aina pohjaan asti, mutta varsinaisella Itämerellä vesi sekoittuu vain pysyvään halokliiniin asti.
Lämpötila sekä suolaisuuden, hapen ja rikkivedyn tyypilliset syvyysjakautumat elokuussa Gotlannin syvänteellä ja Selkämerellä.
Lämpötila ja suolaisuus määräävät veden tiheyden
Lämpötila ja suolaisuus määräävät yhdessä veden tiheyden. Mitä tiheämpää vesi on, sitä painavampaa se on. Kesäisessä pintakerroksessa lämpötila hallitsee veden tiheyttä, mutta tasalämpöisessä vedessä suolaisuuden vaikutus on suurempi. Valtamerten syvyyksissä myös paineella on vaikutusta veden tiheyteen, mutta matalassa Itämeressä sen vaikutus on vähäinen.
Merivedellä on eräs erikoinen ominaisuus tiheyden määräytymisen suhteen: se on tiheintä tietyssä lämpötilassa, joka riippuu suolaisuudesta (paineesta). Makea vesi on tiheintä noin +4 asteen lämpötilassa. Suurimman tiheyden lämpötila alenee suolaisuuden kasvaessa. Siksi Itämeren syvänteiden suolaisuuden ollessa noin 12, suurimman tiheyden lämpötila on enää noin 1.5 astetta.
Suomea ympäröivien Itämeren osien vesi on raskainta 2–3 asteessa. Koska suolaisin, eli raskain, vesi painuu pohjalle, suolaisuus kasvaa pinnasta pohjaan päin.