schnittliche tägliche Zu- resp. Abnahme bek<strong>an</strong>nt.Daraus wurde von uns der Wärmeflußpro cm2 berechnet. Die Oberfläche der betreffendenSeen wurde <strong>an</strong>h<strong>an</strong>d der Angaben, dieH a 1 b f a ß über Volumen und mittlere Tiefegibt, ermittelt. Es scheint, daß Ha 1 b faß derOberflächengröße der Seen wenig Bedeutungfür den Umf<strong>an</strong>g der sommerlichen Wärmespeicherungbeimaß. Er richtete sein Hauptaugenmerkauf die geographische Breitenlagedes Sees. Interess<strong>an</strong>t ist seine Kontroverse mitFore 1, über die er auf S. 60 ausführt:«Ich muß zugeben, daß die von mir früherheftig bekämpfte Annahme von Forel, daßnämlich der Wärmeumsatz nordischer Seenein größerer ist als derjenige zentraleuropäischer,unter gewissen Umständen dochmit der Wirklichkeit übereinstimmt, wobeidie Nähe des Oze<strong>an</strong>s auf den Umf<strong>an</strong>g desWärmeaustausches beschränkend zu wirkenscheint. Als für das Forelsche Gesetz beweiskräftigkönnen nicht diejenigen ResultateAnspruch erheben, welche bei Seen vong<strong>an</strong>z verschiedenem morphologischem Charaktersich ergeben haben.»Ha 1 b faß erk<strong>an</strong>nte also den Einfluß derMorphologie des Beckens auf den Wärmeumsatz,aber er vermutete den morphologischenHauptfaktor in der mittleren Tiefe. Die Tatsache,daß in bezug auf Wärmespeicherungder Genf ersee vom Vetternsee und dieser vomLadogasee übertroffen wird, erklärt er folgendermaßen:«Der Genfersee hat zwar <strong>an</strong>nähernd dasgleiche Volumen wie der Vetternsee, abereine dreimal so große Maximal-, eine viermalso große mittlere Tiefe; der Ladogaseeübertrifft den Genfersee zwar <strong>an</strong> Volumenum das Zwölffache, steht aber <strong>an</strong>Maximal-, besonders aber <strong>an</strong> mittlerer Tiefeerheblich hinter ihm zurück; und geradedieser Faktor ist entscheidend für die Frage,ob Seen vom morphlogischen Gesichtspunktaus auf ihre Wärmeverhältnisse mitein<strong>an</strong>derverglichen werden dürfen.»Wir glauben, daß die mittlere Tiefe eines Sees,wenn dieselbe einen bestimmten Betrag, nämlichdie von der Oberflächengröße abhängigeDurchmischungstiefe (siehe S. 48), überschreitet,für den Wärmeumsatz des Sees unbedeutendwird. Hätte H a 1 b f a ß den sommerlichenWärmegewinn pro Oberflächeneinheitberechnet, so wäre ihm zweifellos die dominierendeRolle des Seeareals aufgefallen. Hierzunoch ein Beispiel. Ha 1 b faß führt aus:«Mjösensee und Comersee haben <strong>an</strong>näherndgleiche mittlere Tiefe; ersterer besitzt entsprechendseinem größeren Areal und größerermittlerer Tiefe ein größeres Volumen.M<strong>an</strong> sollte also vom rein geophysikalischenSt<strong>an</strong>dpunkt aus bei ihm geringere Wärmeschw<strong>an</strong>kungenerwarten als beim Comersee.In Wirklichkeit verhält sich aber die Sachegenau umgekehrt. Die Zunahme im Sommerhalbjahrbetrug beim Comersee im Mittel30, beim Mjösensee dagegen 70 %, dieAbnahme im Winterhalbjahr dort 22, hier38 %, also jedesmal bedeutend mehr.»Unsere Erklärung lautet: Die Oberflächen desMjösen- und des Comersees verhalten sich wie2 : 1, (359 km2, 145 km 2 ); wir müssen alsobeim ersteren eine größere sommerliche Wärmeeinlagerungerwarten. Außerdem aber gibt derVergleich der prozentualen Zunahme des Wärmeinhaltesder beiden Seen ein verzerrtes Bild.Denn die Ausg<strong>an</strong>gssumme, also 100 %, lieglbeim nördlichen Mjösensee natürlich viel tieferals beim Comersee mit seiner im Winter umetwa 3,5 ° C höheren Mitteltemperatur.Die Größe des Seeareals ist für den Wärmeumsatzin zweifacher Hinsicht bedeutungsvoll:a) Weil Wärmezufuhr und Wärmeentzug zumgrößten Teil via Oberfläche erfolgen, alsodem Ausmaß der Oberfläche proportionalsind,b) weil die zugeführte Wärme, die hauptsächlichdie obersten Schichten erwärmt, durchWindarbeit in die Tiefe gearbeitet werdenmuß, soll sie dem Verlust durch nächtlicheAbkühlung entzogen werden. Je tiefer zu-.dem die Wärme hinabgearbeitet wird, jedicker also die Schicht ist, auf die sich einebestimmte Wärmemenge verteilt, um so geringerwird die Erwärmung der Seeoberfläche.Um so kleiner wird damit auch derWärmeverlust durch Ausstrahlung.Die Bedeutung der Ausstrahlung der Wasserflächefür den Wärmehaushalt ergibt sich ausBerechnungen Sauberer s [ 58], nach welchendiese ca. 10 % der gesamten Strahlungsbil<strong>an</strong>zausmacht.Bei gleichen Einstrahlungs- und Durchflutungsverhältnissenund bei gleicher Windintensitätmüßte also ein See mit größerer Oberfächeeine größere sommerliche Wärmeaufnahme proOberflächeneinheit zeigen als ein kleiner. Wirwollen diese Wärmeaufnahme resp. -abgabe procm2 der Oberfläche im folgenden als den «spezifischenWärmeumsatz» eines Sees bezeichnen.Vergleichen wir daraufhin unsere Schweizerseen(Tab. 14), bei denen wir, wenigstens fürdie Alpennordseite, sehr ähnliche Einstrahlungsverhältnisse<strong>an</strong>nehmen dürfen (vergleiche dieKurven über Sonnenscheindauer Abb. 24). DasMittel des spezifischen Wärmeumsatzes beträgt,wenn wir Root- und Murtensee nicht berücksichtigen,24 800 cal/cm2. Darüber liegen wiederThuner- und Bielersee, beträchtlich darunterder Brienzersee. Wiederholt haben wirdarauf hingewiesen, daß Thuner- und Bieler-54
see erwärmtes Oberflächenwasser aus <strong>an</strong>dernSeen beziehen, während der Brienzersee diesbezüglichnur Liefer<strong>an</strong>t ist. H o f e r [ 29 J berechnetedie Wärmemenge, die der Brienzerseeinfolge Durchflutung im Erwärmungshalbjahr1948 verliert, auf 4876 · 109 cal. Diese Wärmemengewird via Aare dem Thunersee zugeführt.Rechnen wir auf die Oberflächeneinheit desThunersees um, so ergeben sich 10 200 cal/cm2.Die Uebereinstimmung der Zahlen (Diff. desWärmmeumsa tzes Thunersee-Brienzersee10 600 cal/cm2. ) verblüfft und ist gewiß zumTeil ein Zufallsergebnis. Die Uebereinstimmungin der Größenordnung betrachten wir aber dochals eine Bestätigung unserer Annahme.Weil vom Murtensee keine Messungen überMenge und Temperatur von Zu- und Abfluß,wie wir sie aus der Untersuchung Hofe r sfür den Brienzersee besitzen, vorliegen, läßtsich nur vermuten, daß auch hier bedeutendeWärmemengen durch die Broye in den Neuenburgerseeverfrachtet werden. Dementsprechendliegt der spezifische Wärmeumsatz sehr tief.Daß er nicht einmal den Wert des Brienzerseeserreicht, wird seinen Grund in der geringenTiefe des Sees und damit in der Beckenformhaben. Der Zusammenh<strong>an</strong>g Beckenform-Wärmeumsatzwird leicht ersichtlich beim Betrachtender hypsographischen Kurven in Abb. 2.Weil sich bei einem seichten Gewässer das Volumennach unten stark verjüngt, besitzen dietieferen Schichten im Verhältnis zu den höheren,bei gleicher Wärmeschichtung, eine wesentlichkleinere Wärmemenge als bei einem «steilw<strong>an</strong>digem>See. Beim Murtensee z.B. nimmtdas Volumen von 20--40 m Tiefe nur 38 %,beim Brienzersee aber 48, 7 % des Gesamtvolumensder obersten 40-m-Schicht ein. Andersausgedrückt: Ein flacher See braucht, um einebestimmte Temperaturschichtung zu erreichen,eine kleinere Wärmemenge pro Oberflächeneinheitals ein steilufriger. Bei ihm stellt sichdeshalb bei gleicher Einstrahlung, gleicherOberfläche und gleicher Windintensität auchentsprechend früher ein bestimmter Grad derTurbulenzhemmung als Folge der Temperaturschichtungein. Dabei kommt es vor allem aufden Uferverlauf bis zu jenen Tiefen <strong>an</strong>, bis zuwelchen die Durchmischungsvorgänge eine wesentlicheRolle zu spielen vermögen. (Siehehierüber S. 47 und Abb. 42.) Die mittlereTiefe der Seen spielt dabei lediglich die Rolleeines Indikators für die Beckenform; dennauch bei verhältnismäßig großer mittlerer Tiefe,wie wir dies z. B. beim Zürichsee finden ( 54 m ),können die obersten Meter des Beckens denTemperaturverlauf des Sees entscheidend gegestalten(siehe hierüber auch die Ausführungenauf S. 49). Wir haben deshalb in Tab. 14auch die mittleren Tiefen der Wasservolumender obersten 50-m-Schicht <strong>an</strong>gegeben. Je mehrdiese 50 m unterschreiten, um so entscheidendermuß die Beckenform für den Wärmeumsatzsein. Der Zusammenh<strong>an</strong>g Seeareal-Größe desspezifischen Wärmeumsatzes ist offensichtlich.Aus Angaben verschiedener Autoren überWärmeumsatz in Seen und nach unseren eigenenBeobachtungen haben wir deshalb den Gradder Abhängigkeit zu ermitteln versucht. Würdedieser bek<strong>an</strong>nt sein, so ließe die Abweichungvon der Regel Schlüsse auf die Bedeutung weitererFaktoren zu. Abb. 45 zeigt, daß die Größedes spezifischen Wärmeumsatzes ca. der 4. Wurzelaus der Oberfläche proportional ist. DieserWert wurde empirisch ermittelt, und es h<strong>an</strong>deltsich deshalb um einen ersten, versuchsweisenAnsatz. In der Figur wurden die Wertefür alle von uns untersuchten Seen sowie einigeraus Tab. 15 aufgetragen. Weggelassen wurdenVettern- und Ladogasee, weil ihre mittlereTiefe viel kleiner als die aus der Oberflächengrößesich ergebende theoretische Durchmischungstiefeist. Die Gerade I wurde nach ungefähremErmessen gelegt, während Gerade IIzwei schottische Seen <strong>an</strong>nähernd verbindet. BeiBetrachtung von Abb. 45 stellt sich vor allemfolgendes Problem:Besteht eine qu<strong>an</strong>titative Abhängigkeit desWärmeumsatzes eines Sees von der geographischenBreite? Bek<strong>an</strong>ntlich wurde diese Fragevon Ha 1 b faß verneint, von Fore 1 bejaht.(Siehe Halbfaß [28] S. 60.) Für die Fore 1 s c h e Annahme lassen sich folgende Überlegungenins Feld führen.Abb. 45Mit zunehmender Breite nimmt die Differenzzwischen Maximum und Minimum dertäglichen Strahlungssummen auf die Horizontalflächewährend eines Jahres zu.0 Unt!lrsuchungen des Vgrfosser~ 1953/ 56 ~$ Noch Angaben von Halbfass+ Nach Angaben von Hubault 1934Korrelotio~Roeff1z1ent R 1für sctiweizerseen „ o, 9efür südl. Seen (bis 46•20• N.Br.) q96• " „Spezifischiar Wörmeum~tz -0Eil "96le Genfersee9 Comersee10 See von Bolsenott Loc de Bourget12 Wörthersee13 Orto509w Loch Kotnng15 Lodl N~16 Loch MorarSpezifischer Wärmeumsatz als Funktion der Oberflächengröße.55
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Beiträge zur Geologie der Schweiz
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