La masse volumique de l’eau de mer dépend de trois paramètres : la température, la salinité et la pression (due à la compressibilité de l’eau de mer). D’une manière générale, cette masse volumique sera plus élevée lorsque la température est faible, la salinité forte et la pression forte.
La relation n’est pas linéaire : elle s’est au fil du temps précisée et la norme actuelle du calcul de la densité est donnée par la relation internationale de 1980 UNESCO, appelée aussi relation d’état. Cette masse volumique ρ est couramment représentée par la densité σ suivant la relation suivante :
σ(T,S,p) = ρ(T,S,p) - 1000 kg/m³

- La salinité est le poids de résidu solide dans un kilogramme d’eau de mer quand tous les carbonates et la matière organique ont été oxydés, le brome et l’iode remplacés par le chlore : elle est donnée en g/kg ou en PSU.
Elle est avant tout reliée à la concentration en ions sodium (Na⁺) et en ion chlorures (Cl^-) et est estimée à l’aide de la mesure de la conductivité d’un échantillon d’eau de mer.

Bien que nous ayons vu que ces deux ions ont des temps de résidence de plusieurs centaines de millions d’années, c’est à dire qu’ils sont conservatifs et que leur concentration est donc nécessairement très homogène, de faibles variations existent néanmoins. Elles sont associées aux échanges d’eau à la surface de l’océan : l’évaporation de la vapeur d’eau va avoir tendance à augmenter la concentration des sels dissous, tandis que les pluies et précipitations d’eau, apportant de l’eau douce, vont diluer ces sels dissous et donc diminuer la salinité.

La figure 6 montre ainsi une salinité élevée dans les régions tropicales à fort taux d’évaporation, et nettement plus faible dans les régions sub polaires, où les précipitations sont nettement plus intenses que les flux d’évaporation.

Distribution moyenne de la salinité de surface (unité : PSU ou g/kg) (Figure 6)

Cette figure montre aussi une salinité de surface plus forte dans l’Atlantique Nord que dans le Pacifique Nord, résultant d’un transfert net de vapeur d’eau de l’Atlantique vers le Pacifique : ce gradient a un impact fondamental sur la circulation générale de l’océan et sur le climat.
De même, ce sont les flux de chaleur qui définissent la température de l’océan à la surface.

Crédits:  NODC (National Oceanographic Data Center)

Gamme de variabilité de la température et de la salinité de l'océan mondial (Figure 7)

La température et la salinité de 99 % (75 %) de l'eau océanique sont représentés par les points dans le secteur bleu (rouge).

Crédits: D'après Gross, 1993.