Die Verdunstung freier Wasserflächen – Grundlagen

Sonderfälle 96
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Der größere Teil der zusätzlich eingetragenen Energie geht dem Gewässer durch die
Steigerung der Verdunstung verloren. Deren Veränderung und absolute Werte können durch
empirische Gleichungen des Massentransportansatzes (4.6-1) ermittelt werden. Zur
Bestimmung des Sättigungsdampfdruckes ist dann die erhöhte Wasseroberflächentemperatur
heranzuziehen.
Probleme kann hier, insbesondere bei großen Seen mit unregelmäßiger Beckengestalt, die
repräsentative Bestimmung und Mittelung der räumlich stärker variierenden Wasseroberflächentemperaturen
bereiten.
Intensive Untersuchungen der Beeinflussung des Wärmehaushaltes und der Verdunstung von
der freien Wasserfläche durch Abwärmeeintrag wurden von HARBECK (1960) am Colorado-City-
Stausee in Texas durchgeführt. Der See wurde Ende der 40er Jahre gleichzeitig mit einem
Kraftwerk als Kühlwasserreservoir und -fläche angelegt. Für den Zeitraum vom 21.07.1954 bis
zum 19.07.1955 wurde die Wärmebilanz durch einen Eintrag von 59 cal cm -2 d -1 vergrößert.
Daraus resultierte eine Erhöhung der Verdunstungswärme um 34 cal cm -2 d -1 , des fühlbaren
Wärmestromes um 15 cal cm -2 d -1 , der Energieabgabe durch Advektion des verdunstenden
Wassers um 2 cal cm -2 d -1 und der effektiven Ausstrahlung um 8 cal cm -2 d -1 . Damit gingen 58 %
der Energie in die erhöhte Verdunstung zuzüglich 3 % der advektiv mit dem verdunstenden
Wasser hinweggeführten Wärme, 25 % wurden durch direkten Kontakt an die überlagernde Luft
abgegeben und 14 % durch die erhöhte Ausstrahlung abgeführt.
Ähnliche Resultate erzielten RICHTER ET AL. (1979) bei der Untersuchung der thermischen
Belastung des Stechlin- und des Nehmitzsees in Nordbrandenburg durch Einbindung in den
Kühlwasserkreislauf des Kernkraftwerkes Rheinsberg. Beim Stechlinsee wurden 57 % der
eingetragenen Energie durch den latenten und 31 % durch den fühlbaren Wärmestrom sowie 12
% durch die erhöhte langwellige Ausstrahlung der Gewässeroberfläche abgebaut. Die durch
den Wärmeeintrag verursachten Veränderungen im See wurden beschrieben.
RITTER (1980) weist darauf hin, dass die an Seen gewonnenen Ansätze der Ermittlung der
Verdunstung freier Wasserflächen für Fließgewässer nur bedingt übertragbar sind. Ihre Anwendung
zur Berechnung der Abkühlung erwärmten Flusswassers, wie sie in verschiedenen
Wärmelastrechnungen durchgeführt wurde, sollte daher unterbleiben. Insbesondere bei
geringen Windgeschwindigkeiten und hohen Wassertemperaturen tritt eine erheblich höhere
Verdunstung auf. Die Folge ist eine schnellere Abkühlung der thermisch belasteten Gewässer.
Die Unterschiede sind aus dem Turbulenzverhalten der Flüsse erklärbar.