Vergleichende limnologische Untersuchungen an sieben ...

2. Der Geograph interessiert sich vor allem umdie zugestrahlte Wärmemenge und die Tiefeihres Eindringens. Außerdem können spektrah:'1'-1essungen des Lichtanteiles, der durch Streuungund Reflexion nach oben geworfen wird,des sogenannten Unterlichtes, unter Umständenmithelfen, den Fragenkomplex nach Entstehungder mannigfaltigen Farben unsererSeen und Flüsse zu klären.3. Grundlegend neue Möglichkeiten werden sichaber für die limnologische Forschung ergeben,wenn die Strahlungsmessung einen entsprechendenStand erreicht haben wird. Ist es dochheute schon möglich, aus Messungen der spektralenLichtdurchlässigkeit sowie der spektralenVerteilung des Unterlichtes weitgehendeSchlüsse auf Zusammensetzung und Zustandeines Gewässers zu ziehen. Laboratoriumsmessungen,die in dieser Hinsicht einen bedeutendenAusbau erfahren haben, sind sehr zeitraubendund zur Untersuchung von Seewasserselten geeignet. Denn in Seen zeigen sich meistnur sehr geringe Qualitätsunterschiede beiWasserproben verschiedener Tiefen, so daßbedeutende Wassermengen geschöpft werdenmüßten, um eine genügend lange Extinktions­Strecke im Kolorimeter zu ermöglichen. Zudemverändern sich Wasserproben nach Entnahmeaus ihrer natürlichen Umgebung sehr rasch.Methodik und Geräte für die Lichtmessungan Ort und Stelle sollten deshalb weiter entwickeltwerden. Es gilt, dem Lirimologen einhandliches und zuverlässiges Exkursionsgerätzur Verfügung zu stellen.Während aus Nordamerika, Schweden, Oesterreichund andern Ländern schon recht umfangreicheErgebnisse aus Lichtmessungen in Seen vorliegen,wurde in der Schweiz auf diesem Gebietbis heute nur sehr wenig gearbeitet. Versuche mitSchwarzkugelthermometern wurden 1934 vonS u c h 1 a n d und S c h m a ß m a n n in den Davoserseendurchgeführt. Einige Ergebnisse liegenauch aus dem Vierwaldstädtersee vor. Diese Messungenfanden 1949 unter Leitung von Dr. Wo 1 ffdurch 0. Grabe r, Luzern, statt. Leider wurdeunterlassen, zugleich das Unterlicht zu messen.Gleichzeitig mit unseren Untersuchungen wurdendurch R. V o 11 e n weide r von Pallanza ausLichtmessungen im Langensee durchgeführt.Unsere Untersuchungen sollen also mithelfen, eineempfindliche Lücke in der Seenkunde der Schweizzu schließen.Durch gleichzeitige Verwendung der Secchi­Scheibe versuchten wir, den Zuverlässigkeitsgraddieser bisherigen Standardmethode der Durchsichtigkeitsmessung abzuschätzen.Wir glauben, daß regelmäßige Lichtmessungenüber das ganze Jahr zum Ausbau der Strahlun!SSmessungenals Analysenmethode wertvolle Anhaltspunkteliefern können. Denn das biologische Geschehensowie Wasserführung, Turbulenz undthermische und chemische Schichtungen müssenin der spektralen Absorption und Streuung ihrenAusdruck finden. Zudem ist, wie die Ergebnissezeigen werden, die Bestimmung des Lichtcharakterseines Sees aus vereinzelten Messungen mehroder weniger zufällig und zum mindesten gewagt.B. Überblick über die theoretischenGrundlagen1. Reflexion der Strahlung an WasseroberflächenNach Lauscher [ 39] beträgt die Reflexionder Sonnenstrahlung an Wasseroberflächen jenach dem Einfallswinkel 89,2 bis 2 %- Da aberder Anteil der Himmelsstrahlung an der Totalstrahlungberücksichtigt werden muß und dieserAnteil bei abnehmender Sonnenhöhe prozentualwächst, wird der Wert von 89,2 %praktisch nie erreicht. Die Angaben über dendurchschnittlichen Reflexionsbetrag der Totalstrahlunggehen bei verschiedenen Autorenweit auseinander. So fanden K im b a 11 undH a n d bei Beobachtung aus 1000 m Höhe einedurchschnittliche Reflexion von 5-9 % an derMeeresoberfläche. P o o 1 c und A t k i n s( 1926) sowie Wh i t n e y ( 1938) fanden 7 %für diffuses Tageslicht. Um die Reflexion beiunseren Messungen nicht berücksichtigen zumüssen, wurde der Strahlungsempfänger an derSeeoberfläche stets einige mm untergetaucht,so daß schon in «0 m Tiefe» nur die effektiveindringende Strahlungsintensität gemessenwurde.2. Brechung und Weglänge der eindringendenStrahlenDie Brechung des Lichtes beim Eintritt insWasser ist für die Tageslichtmessung von großerBedeutung, da sie die effektive Weglängeeines Lichtstrahls im Wasser, gegenüber derWeglänge in Luft, bei gleicher Schichtdicke,wesentlich verkürzt. So beträgt z.B. die Weglängebei 1 m Schichtdicke und einer Sonnenhöhevon 15° in Luft 3,85 m, im Wasser abernur 1,45 m.Bei einem Einfallswinkel von 45° ergibt sich inder 1 m mächtigen Wasserschicht ein effektiverLichtweg· von 1,18 m. Diese Strecke wurde vonuns als Mittelwert angenommen. Um untereinandervergleichbare Angaben zu erhalten, reduziertenwir jeweils die Sonnenstrahhmg; ebenfallsauf einen Einfallswinkel von 45° .1 DieseReduktion geschah anhand von Tabellen, die1 Während bis hf'ute normalerweise auf Zenitsonnenstandreduziert wurde (Shellford und Gall 1922, Birgeund Juda y 1932, Ecke l 1935), wählten wir 45 °,weil dieser Sonnenstand den tatsächlichen Verhältnissenbesser entspricht. (Siehe auch Sauberer und Ru t t -n er [62], S. 75.)9