Vergleichende limnologische Untersuchungen an sieben ...

Anreicherung in einer Tiefe unterhalb etwa15 m, ein frühsommerliches Konzentrationsgefälleausbilden könnte, welches die Stabilitätder Schichtung so weit zu erhöhen vermöchte,daß die windbedingte Durchmischung wesentlichgebremst wird. (Siehe Tab. 23.) Dagegenläßt sich sagen, daß dann die gleiche Erscheinungwohl auch in Root- und Murtensee anzutreffenwäre. Außerdem zeigt sich auch imBodensee eine zu der Oberflächengröße viel zugeringe Durchmischungstiefe. Zürich- undBodensee zeigen nun beide eine außerordentlichausgedehnte, aber in bedeutender Tiefeliegende Uferbank. Zweifellos wird durch dieLage dieser Uferbank die Dicke der durchmischtenSchicht wesentlich vorgezeichnet und«erzwungen». Die hypsographische Kurve(Abb. 2) läßt erkennen, daß ca. die Hälfte desSees (nur Seegebiet westlich Seedamm berücksichtigt)eine mittlere Tiefe von 16 m besitzt.Da die vorhandene Windenergie für eine größereDurchmischungstief e ausreichen würde,muß sich im Gebiet der Uferbank eine homothermeWasserschicht bis auf den Grund bilden.Und man kann sich nun gut vorstellen, daßsich dieser infolge Bodennähe erzwungeneTemperatursprung durch horizontale Einschiebungerwärmten Wassers der ganzen Wassermassemitteilt. Auch ist zu bedenken, daß sichdurch die ausgesprochene Verjüngung des Seebeckensin ca. 16 m Tiefe gewissermaßen eine«Temperaturstauung» ergeben muß, da sich beigleicher Schichtdicke die zugeführte Wärme indieser Tiefe, verglichen mit der Oberflächenschicht,dem halben Volumen einlagert. DerTemperaturgradient muß deshalb in dieserTiefe besonders ausgeprägt sein (siehe Abb.30 und 34), wodurch eine tiefergreifendeDurchmischung verunmöglicht werden dürfte.Beim Bodensee liegen die Verhältnisse ähnlich;besitzt doch auch hier die Hälfte des Sees einemittlere Tiefe um 15 m. Wir möchten ausdrücklichbetonen, daß wir den Einfluß von Lageund Ausdehnung der Uferbank auf die Durchmischungstiefeim Zürich- und Bodensee alssehr wahrscheinlich annehmen) aber keinesfallsals gesicherte Tatsache betrachten. Immerhinweiß man aus der Ozeanographie, daß der Bodeneinflußauf die Strömungsvorgänge bedeutendsein kann, wenn die Wassertiefe innerhalbder Reibungstiefe liegt.1Wie läßt sich nun die überragende Bedeutungder Oberflächengröße für die Durchmischungstiefeerklären? Ueberlegen wir uns vorerst einmal,daß jede windbedingte Durchmischungihren Ausgang in einer oberflächlichen Horizontalströmung,verursacht durch die Reibung1Die Reibungstiefe D ist je nach der Strömungsgeschwindigkeitverschieden. Als Regel gilt, daß die Strömung inder Tiefe 1,25 D unmerklich wird. Im freien Meer liegtD etwa bei 50-200 m.des Windes an der Wasseroberfläche, nimmt.Da wir es bei einem See mit einem nach derSeite und nach unten praktisch unbegrenztenGerinne zu tun haben, werden wir darin, gemäßden Reynoldschen Fundamentalversuchen,stets nur turbulente Strömung finden.Jede Horizontalverschiebung von Wassermassenwird also immer auch eine Vertikalverschiebungvon Turbulenzelementen, von Bewegungsimpulsenzur Folge haben. Diese Turbulenzist es, welche den Wärmeausgleich benachbarterSchichten bewirkt. Den Gesamtkomplexder Ausgleichsvorgänge bezeichnen wir nachS c h m i d t [ 64] als Austausch. Schmidt hatgezeigt, daß die molekulare Reibung gegenüberder virtuellen, also der Reibung der einzelnenTurbulenzelemen te gegeneinander, vernachlässigtwerden kann. Durch diese Reibung werdenkältere Wassermassen der Tiefe gegendie Schwerkraft emporgehoben, während wärmere,entgegen ihrem Auftrieb, hinuntergedrücktwerden. Diese Arbeitsleistung gegen dieSchwerkraft läßt sich berechnen durch dieSchwerpunktverschiebung (siehe S. 44 ). Einweiterer Teil der Windenergie aber wird viaReibung in Wärme umgewandelt. Seine quantitativeErfassung ist bis heute nicht möglich,und wir sind auf recht rohe Schätzungen angewiesen.Für unsere Betrachtung ist wichtig, daßdie Durchmischungsvorgänge in einer horizontalenWasserverschiebung ihren Ausgang nehmen.Die zugeführte Energie ist dem Quadratder Oberflächengeschwindigkeit proportionalnach der FormelEm v22Nun ist aber selbstverständlich, daß diese Geschwindigkeitum so größer wird, je länger derBeschleunigungsweg ist. Denn sobald die Wassermassenans Ufer gelangen, werden sie abgebremst,in die Tiefe gedrückt und gezwungen,in bestimmter Tiefe sich in rückläufigerRichtung zu bewegen. Aber auch der Windwird eine um so größere Geschwindigkeit entwickelnkönnen, je größer die ebene Flächeist, über die er dahinstreicht. Deshalb werdenja die Wassermassen im offenen Meer 5- bis 10-mal so tief durchmischt als in Binnengewässern.Auch finden wir auf großen Seen bekanntlichviel höhere Wellen als auf kleinen. So ist alsodie Abhängigkeit der Durchmischungstiefe vonder Seeoberfläche eine Selbstverständlichkeit.Was aber überrascht, ist die eindeutige Gesetzmäßigkeit,wie sie sich für Seen mit einfacherBeckenform und genügender Tiefe ergibt.Zweifellos würden sich bei Seen mit stark gegliederterOberfläche bedeutende Abweichungenzeigen. Als Vergleichsseen aus dem GebietKärntens wurden deshalb auch nur solche mitverhältnismäßig einfach gestalteten Oberflächengewählt.49