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Die Verdunstung freier Wasserflächen – Grundlagen

Die Verdunstung freier Wasserflächen – Grundlagen

Methoden der

Methoden der Verdunstungsbestimmung 62 ___________________________________________________________________________ Die Isotopenverhältnisse des Wiener SMOW-Standards betragen für 18 O: (4.7-4) R18O = 2000,5 * 10 -6 und für Deuterium ( 2 H): (4.7-5) RD = 311,52 * 10 -6 (ROEDEL 1994). Bei der Umsetzung des geschilderten Grundprinzips ist eine Reihe von Problemen zu beachten (vgl. hierzu auch MOSER & RAUERT 1980). Am Beginn und am Ende eines Messzeitraumes sind die Konzentrationen der relevanten Isotope (i. d. R. 2 H u. 18 O) im See zu messen. Der Zeitraum sollte nicht zu kurz gehalten werden, um die geringen Unterschiede der Isotopenkonzentrationen überhaupt ermitteln zu können und Fehlinterpretationen aufgrund eines relativ großen analytischen Fehlers zu vermeiden. Schwierigkeiten bereiten, vor allem auch mit zunehmender Länge des Bezugszeitraumes: - die räumlich und zeitlich variierende Verteilung der Isotopen im Wasserkörper bei unvollständiger Durchmischung der einzelnen Schichten im Mikro- und Makrobereich, - die zeitlich in Bezug auf Menge und Isotopenkonzentration variierende Zufuhr von Wasser über Niederschläge und Zuflüsse, wobei sich einzelne Niederschlagsereignisse und Zuflüsse jeweils unterschiedlich verhalten können, - der Isotopenaustausch mit dem Wasserdampf der überstehenden Luftschichten sowie - die Temperaturabhängigkeit der Isotopentrennung, wobei sowohl die Verhältnisse in der verdunstenden oberflächennahen Wasserlamelle und den direkt überlagernden Luftschichten in ihrer zeitlichen und, soweit möglich, auch räumlichen Variabilität relevant sind. Für kurze Zeiträume können die Verhältnisse als konstant angenommen werden. Für eine hinreichend genaue Bestimmung der Verdunstung längerer Zeiträume aus der Veränderung der Konzentration einzelner Isotope ist es dagegen notwendig, eine genaue Bilanz dieser Isotope für das Gesamtgewässer unter Berücksichtigung der Niederschläge, der Zuflüsse und des Abflusses zu erstellen. Hinzu kommen Messungen relevanter Parameter im See, die in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erfolgen müssen. Die quantitative Interpretation der Isotopengleichgewichte setzt eigentlich auch die Kenntnis grundlegender meteorologischer Parameter, die über der verdunstenden Oberfläche bestimmt werden sollten, voraus. Schon bei Durchführung eines Teiles der hier nur grob skizzierten Untersuchungen wäre mit den Resultaten auch eine Ermittlung der Verdunstung aus der Wasser- oder Energiebilanz

Methoden der Verdunstungsbestimmung 63 ___________________________________________________________________________ möglich. Die Ergebnisse dürften denen der weitaus aufwendigeren Isotopenmethoden an Genauigkeit nicht nachstehen. Für die Bestimmung der Verdunstung freier Wasserflächen auf Grundlage der 18 O-Bilanzen geht ZIMMERMANN (1979) von einer Fehlerspanne nicht unter ± 30 % aus. Der Einsatz dieser Methoden wird sich im Rahmen der Verdunstungsermittlung wahrscheinlich mehr auf die Verifikation der Messung und die Ermittlung von schwer erfassbaren Wasserbilanzelementen, vor allem dem unterirdischen Zu- und Abfluss, beschränken (STICHLER & MOSER 1977, ALLISON ET AL. 1979 b). Untersuchungen zur Verdunstung freier Wasserflächen und zur Wasserbilanz von Gewässern mit Hilfe isotopenhydrologischer Methoden wurden unter anderem am Kinneret - See in Israel (LEWIS 1977) sowie am Schweriner und Pinnower See in Mecklenburg (HÜBNER ET AL. 1979) durchgeführt. Hinzu kommen verschiedene Studien zur Isotopenfraktionierung an Verdunstungs-pfannen und vergleichbaren Versuchsaufbauten (z. B. ALLISON ET AL. 1979a). Zur Problematik der Bestimmung der Verdunstung von den Oberflächen extrem salzhaltiger Standgewässer mittels der genannten Methoden siehe GAT (1979). 4.8 Fernerkundung Die Anwendbarkeit von Fernerkundungsmethoden zur Bestimmung der Verdunstung freier Wasserflächen ist auf großräumige Betrachtungen, vor allem im marinen Bereich beschränkt. Die Oberflächentemperaturen großer offener Wasserflächen können aus ihrer Ausstrahlung im infraroten Bereich bestimmt werden. Über empirische Beziehungen ist dann die Verdunstung ableit- und abschätzbar. Dieses Verfahren wurde z. B. von MILLER & MILLIS (1989, zitiert nach JONES 1992) am Großen Salzsee im US-amerikanischen Bundesstaat Utah angewandt. Die Eichung erfolgte an den Ergebnissen von Verdunstungsmessungen an Class-A-Pfannen. Eine zusätzliche Anwendung im Rahmen der flächenhaften Verdunstungsabschätzung besteht in der Einbeziehung multispektraler Daten bei der Extrapolation meteorologischer Punktmessungen auf größere Flächen (z. B. REGINATO ET AL. 1985). Die Anforderungen an die Bewölkungsverhältnisse zum Befliegungszeitpunkt, die atmosphärische Korrektur etc. sind wie bei fast allen Anwendungen der Fernerkundung gegeben.

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