Hydrologie der Schweiz

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Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation Département fédéral de l’environnement, des transports, de l’énergie et de la communication Dipartamento federale dell’ambiente, dei trasporti, dell’energia e delle comunicazioni Hydrologie der Schweiz Ausgewählte Aspekte und Resultate M. Spreafico und R. Weingartner Berichte des BWG, Serie Wasser – Rapports de l’OFEG, Série Eaux – Rapporti dell’UFAEG, Serie Acque Nr. 7 – Bern 2005 Mit Beiträgen von: M. Auer, Ch. Graf, A. Grasso, Ch. Hegg, A. Jakob, A. Kääb, Ch. Könitzer, Ch. Lehmann, R. Lukes, M. Maisch R. Meister, F. Paul, T. Reist, B. Schädler, M. Spreafico, J.-P. Tripet, R. Weingartner
4 Verdunstung Kennziffern Mittlerer Jahresverdunstung Schweiz 484 mm (Berechnung aus Energiebilanz) Quelle: MENZEL et al. 1999 Mittlere Nettostrahlung Schweiz 44 W/m 2 Quelle: Z’GRAGGEN & OHMURA 2002 Höchste Jahresverdunstung 1029 mm (Lago Maggiore) Quelle: MENZEL et al. 1999 Verdunstungsgradient Schweiz -22 mm/100m (< 3000 m ü.M.) Daten: MENZEL et al. 1999 Maximale Verdunstungswerte 7 mm/Tag Quelle: LANG 1978 4.1 Die Verdunstung – das Kühlsystem der Erde Zur Verdunstung von Wasser wird weltweit mehr als 80 % der von der Sonne eingestrahlten Energie benötigt. Dadurch wird die Erdoberfläche vor übermässiger Erwärmung bewahrt. 4.1.1 Energiehaushalt Die Sonne gibt Energie in Form kurzwelliger Strahlen ab (Solarkonstante = 1366,5 W/m 2 ). Da jeweils nur die Hälfte der Erde beschienen wird und da die Erde kugelförmig ist, beträgt die mittlere solare Einstrahlung ein Viertel der Solarkonstanten, also 342 W/m 2 . Die Strahlung wird in der Atmosphäre und an der Erdoberfläche mehrfach reflektiert und umgewandelt. Letztlich steht an der Erdoberfläche im globalen Mittel eine Nettostahlung von 30 % der mittleren solaren Einstrahlung oder 102 W/m 2 zur Verfügung (Z’GRAGGEN & OHMURA 2002). In der Schweiz beträgt die mittlere Nettostrahlung 44 W/m 2 . Für die Erwärmung der Erdoberfläche und der unteren Luftschichten werden rund 20 % dieser Energie verwendet, der Rest treibt über die Verdunstung den Wasserkreislauf an (Z’GRAGGEN & OHMURA 2002). Die Lufttemperatur an der Erdoberfläche ist damit stark von der Verdunstung abhängig. «Würde während einer sommerlichen Dürreperiode die Verdunstung infolge ausgetrockneter Böden auf Null absinken, könnte sich theoretisch in unserem Alpenvorland an einem sonnigen Tag die unterste Luftschicht bis 1000 Meter Höhe um etwa 10 Grad stärker erwärmen als bei optimalen Verdunstungsbedingungen.» (BADER & KUNZ 1998) 4.1.2 Verdunstung – Evapotranspiration Verdunstung bezeichnet den Übergang des Wassers vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand. Als unsichtbares Gas wird der Wasserdampf von der Luft aufgenommen. Der maximale Wasserdampfgehalt der Luft ist stark temperaturabhängig (vgl. Fig. 4-1). Die Verdunstung (Evapotranspiration) umfasst die Verdunstung von unbelebten Oberflächen (Evaporation) und die Verdunstung durch Pflanzen (Transpiration). Wassserdampfgehalt [g/m ] 3 100 10 1 0.1 0.01 -60 -40 -20 0 Temperatur [°C] 20 40 60 Fig. 4-1: Maximaler Wassergehalt der Luft in Abhängigkeit der Temperatur. Aus der Nettostrahlung an der Erdoberfläche kann die maximal mögliche Verdunstung direkt abgeleitet werden. N⋅ t ETM = rv mit: ETM Maximal mögliche Verdunstung [mm] N Nettostrahlung [W/m 2 = J/(m 2 ·s)] t Zeit [s] r v Verdunstungswärme des Wassers [2,446 · 10 6 J/kg bei 20 °C] Figur 4-2 zeigt die aus der Nettostrahlung berechnete maximal mögliche Verdunstung. An tiefer gelegenen und südexponierten Stellen treten Werte von über 1000 mm auf. Die auffällige Abnahme der Nettostrahlung und damit der Verdunstung mit der Höhe ist in erster Linie eine Folge der Schneebedeckung. Schneebedeckte Flächen reflektieren im Mittel 71 % der einfallenden kurzwelligen Strahlung, apere Flächen dagegen weniger als 20 %. Oberhalb von ca. 3000 m ü.M. fällt die Jahresenergiebilanz schliesslich negativ aus. 41
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Seite 5 und 6: Fig. 4-4: Evaporimeter (Class A Pan
Seite 7 und 8: Höhe [m ü.M.] Höhe [m ü.M.] Pro

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