Meriveden tiheys ja paino riippuvat sekä lämpötilasta, suolaisuudesta että paineesta. Makean veden tiheyden maksimiarvo osuu lämpötilan 4 °C kohdalle ja mitä suolaisempaa vesi on sitä alemmassa lämpötilassa veden tiheys on suurin. Kun veden suolaisuus on 12 ‰, maksimitiheyden lämpötila on noin 1,45 °C. Tiheyden riippuvuudella lämpötilasta ja suolaisuudesta on suuri merkitys Itämeren kerrostuneisuudelle.

Lämpötilakerrostuneisuus

Lämpötilakerrostuneisuus on pintakerroksessa vuodenaikaista. Syksyllä pintavesi tulee jäähtyessään raskaammaksi ja painuu syvemmälle. Syntyy syksyinen terminen pystysuora kierto, joka loppuu kun koko pintakerros on maksimitiheyden lämpötilassaan. Sen jälkeen pinnan jäähtyminen ei enää aiheuta kiertoa, mutta pintavesien kylmeneminen siirtyy tuulten aiheuttaman sekoituksen kautta syvemmälle, tai paremminkin syvemmällä ollut lämpö joutuu pinnalle ja siirtyy ilmakehään.

Keväällä vesi tulee lämmetessään aluksi raskaammaksi, kunnes pintalämpötila saavuttaa maksimitiheyden lämpötilan. Siksi syksyllä ja keväällä vesi sekoittuu voimakkaasti niin syvälle, että kohtaa suolaisuuden takia koko ajan painavampana pysyvän veden.

Itämerellä pintakerroksen vesi lämpenee heinäkuun loppuun ja alkaa sitten jäähtyä viimeistää elokuun toisella viikolla. Pohjanlahden pohjoisosissa vesi on lämpimimmilläänkin keskimäärin vain 14-15 asteista ja eteläosissa 16-18 asteista. Tyyninä aurinkoisina päivinä pintalämpötila voi nousta yli 20 asteiseksi kaikilla merialueillamme. Syvien vesien lämpötila muuttuu vuoden mittaa paljon vähemmän. Lämpöä siirtyy myös syviin vesiin ainakin vielä lähes 100 m syvälle. Siellä lämpötila on korkein vasta myöhään syksyllä.

Suolaisuuden aiheuttama kerrostuminen

Suolaisuus lisää veden tiheyttä ja painoa, joten suolaisempi vesi on yleensä makeamman veden alapuolella. Suolaisuuden aiheuttama kerrostuminen on pysyvää, joskin vaihtelevaa. Keväisin lumien ja jäiden sulaessa makeampaa vettä on pinnalla enemmän kuin muina vuodenaikoina. Itämeren pääaltaalla suolaisuuskerrostuneisuus on selvin. Siellä on noin 60 – 80 metrin syvyydessä alue, jossa suolaisuus kasvaa syvyyden kasvaessa nopeasti. Tämä halokliiniksi kutsuttu kerros erottaa vähäsuolaisemman pintakerroksen suolaisemmista syvistä vesistä.

Kerrostuneisuuden vuodenaikaiskierto

Keväällä kun lämpötila on noussut yli maksimitiheyden lämpötilan, pintavesi ei enää painavuutensa takia vajoa syvyyksiin, vaan lämpö siirtyy pintakerrokseen tuulen aiheuttaman sekoittumisen takia.  Pintakerrokseen muodostuu 10 -20 m paksu lämpimämmän veden kerros. Syvällä, lähellä pohjaan, yli 70 metrin syvyydessä, lämpötila vaihtelee vuoden kuluessa paljon vähemmän ja hitaammin kuin pinnalla. Syvät vedet ovat lämpimimmillään myöhään syksyllä. Kesällä lämpimän pintakerroksen alapuolelle jää kaikkein kylmin vesikerros, vanha talvivesi, joka ei kesälläkään juurikaan lämpene. Vanha talvivesi nousee kumpuamisen yhteydessä pintakerrokseen ja jäähdyttää sen nopeasti ja tehokkaasti.

Joet tuovat makeaa vettä, suolainen vesi tulee Pohjanmereltä

Itämereen tulee uutta vettä jokien tuomana, sateena ja suolaisempana vetenä Pohjanmereltä. Suolainen vesi tulee matalien, kapeiden Tanskan salmien kautta Itämeren lounaisnurkasta. Tavallisesti vesi vaihtuu sielläkin pintakerroksessa, jolloin syvänteisiin pääsevää suolaista vettä ei tule Itämerelle. Vain erityisissä säätilanteissa pystyy paljon suolaisempi vesi nousemaan Skagerrakin syvistä vesistä Tanskan salmien kynnysten yli Itämereen. Tämä suolainen vesi nousee ikään kuin vastavirtaan ja siksi huomattavien suolaisen veden määrien on vaikea päästä Itämereen.

Jokia on kaikkialla Itämeren rannikoilla, mutta paljon makeaa vettä virtaa Itämereen pohjoisosiin. Siksi ne ovat vähäsuolaisempia kuin Etelä-Itämeren vedet. Pohjanlahden ja Suomenlahden perukoilla suolapitoisuus on vain 1/3 tai vähemmän kuin eteläisellä Itämerellä.