อัตราส่วนความหนาแน่นของคอลัมน์น้ำทะเลเป็นการวัดการมีส่วนร่วมสัมพัทธ์ของอุณหภูมิและความเค็มในการกำหนดความชันของความหนาแน่น^{[ 1 ]}ที่อัตราส่วนความหนาแน่นเท่ากับ 1 กล่าวได้ว่าอุณหภูมิและความเค็มได้รับการชดเชย : ลายเซ็นความหนาแน่นของพวกมันหักล้างกัน ทำให้ความชันของความหนาแน่นเป็นศูนย์ สูตรสำหรับอัตราส่วนความหนาแน่นคือ: ${\displaystyle R_{\rho }}$

${\displaystyle R_{\rho }={\frac {\alpha d\theta /dz}{\beta dS/dz}}}$

ที่ไหน

• θ คืออุณหภูมิศักยภาพ
• S คือค่าความเค็ม
• z คือพิกัดแนวตั้ง (โดยตัวห้อยแสดงถึงการหาอนุพันธ์เทียบกับ z)
• ρ คือความหนาแน่น
• α = −ρ ⁻¹ ∂ρ/∂θ คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน
• β = ρ ⁻¹ ∂ρ/∂S คือสัมประสิทธิ์การหดตัวของเกลือ

เมื่อคอลัมน์น้ำ "มีเสถียรภาพสองเท่า" กล่าวคือทั้งอุณหภูมิและความเค็มมีส่วนทำให้เกิดการไล่ระดับความหนาแน่นที่มีเสถียรภาพ อัตราส่วนความหนาแน่นจะเป็นลบ (คอลัมน์น้ำที่ไม่มีเสถียรภาพสองเท่าก็จะมีอัตราส่วนความหนาแน่นเป็นลบเช่นกัน แต่โดยทั่วไปจะไม่เกิดขึ้น) เมื่อการแบ่งชั้นที่เกิดจากอุณหภูมิหรือความเค็มไม่มีเสถียรภาพแบบสถิต ในขณะที่การแบ่งชั้นความหนาแน่นโดยรวมมีเสถียรภาพแบบสถิต ความไม่เสถียรแบบการแพร่สองเท่าจะเกิดขึ้นในคอลัมน์น้ำ^{[ 2 ] [ 3 ]}ความไม่เสถียรแบบการแพร่สองเท่าสามารถแยกออกเป็นสองระบอบที่แตกต่างกันของการแบ่งชั้นความหนาแน่นที่มีเสถียรภาพแบบสถิต ได้แก่ ระบอบ การเกิดนิ้วเกลือ (น้ำเค็มอุ่นอยู่เหนือน้ำจืดเย็น) เมื่ออัตราส่วนความหนาแน่นมากกว่า 1 ^{[ 4 ]}และ ระบอบ การพาความร้อนแบบแพร่ (น้ำจืดเย็นอยู่เหนือน้ำเค็มอุ่น) เมื่ออัตราส่วนความหนาแน่นอยู่ระหว่าง 0 ถึง 1 ^{[ 5 ]}

อัตราส่วนความหนาแน่นอาจใช้เพื่ออธิบายความแปรปรวนของอุณหภูมิและความเค็มในช่วงเชิงพื้นที่ที่ไม่เป็นแนวตั้ง เช่น ข้ามแนวปะทะในชั้นผสม^{[ 6 ]}

บางครั้งจะใช้อัตราส่วนความหนาแน่นแทนอัตราส่วนความหนาแน่นแบบแพร่กระจายซึ่งกำหนดไว้ดังนี้^{[ 7 ]}${\displaystyle R_{\rho }^{*}}$

${\displaystyle R_{\rho }^{*}={\frac {1}{R_{\rho }}}={\frac {\beta dS/dz}{\alpha d\theta /dz}}}$

ถ้าเครื่องหมายของทั้งตัวเศษและตัวส่วนกลับกัน อัตราส่วนความหนาแน่นยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ปริมาณที่เกี่ยวข้องซึ่งหลีกเลี่ยงความกำกวมนี้ รวมถึงค่าอนันต์ที่เป็นไปได้เมื่อตัวส่วนเป็นศูนย์ คือมุมเทอร์เนอร์ , , ซึ่งนำเสนอโดย Barry Ruddick และตั้งชื่อตามStewart Turner [ ^{8 ] [ 9 ] ถูก}กำหนดโดย ${\displaystyle Tu}$

${\displaystyle Tu={\frac {3\pi }{4}}-\mathrm {arg} \left(\beta {\frac {dS}{dz}}+i\alpha {\frac {d\theta }{dz}}\right).}$

มุมเทอร์เนอร์มีความสัมพันธ์กับอัตราส่วนความหนาแน่นโดย

${\displaystyle R_{\rho }=-\tan \left(Tu+{\frac {\pi }{4}}\right).}$

• เครื่องเทศ (สมุทรศาสตร์)
• การพาความร้อนแบบแพร่กระจายคู่