Seen und Staugewässer

Bild: Stoffkreislauf in Seen (schematisch)
Unterschied zum Fließgewässer:  keine Strömung, bzw. diese ist untergeordnet Entscheidend: - Stoffkreisläufe im Seekörper - Schichtung des Gewässers - Austausch mit dem Sediment

Temperaturschichtung

Die   Temperaturschichtung   der   Seen   wird   hervorgerufen   durch   die   Dichteunterschiede   des Wassers     in    Abhängigkeit     von     der    Temperatur.     Bei     Wasser     tritt     eine     sogenannte Dichteanomalie   auf,   so   dass   Wasser   seine   größte   Dichte   bei   4   °C   hat   -   bei   ansteigender Temperatur    nimmt    die    Dichte    ab    (Wassser    wird    spezifisch    leichter),    aber    auch    bei sinkender Temperatur von 4 auf 0 °C nimmt die Dichte wieder ab. Diese   Dichteanomalie   des   Wassers   führt   dazu,   dass   sich   im   Tiefenwasser   von   genügend tiefen   Seen   immer   das   spezifisch   schwerste   Wasser   befindet,   also   Wasser   mit   4   °C. Darüber   schichtet   sich   leichteres   Wasser   ,   entweder   kühler   (0   -   <4   °C)   im   Winter,   oder wärmer (>4 °C) im Sommer. Bei   nicht   so   tiefen   Seen   hat   das Tiefenwasser   natürlich   auch   immer   die   größte   Dichte,   aber durch Durchmischungsvorgänge kann die Temperatur von 4 °C abweichen. Bilder: Dichteanomalie des Wassers Die   Dichteanomalie   des   Wassers   hat   große   Bedeutung   für   das   Leben   auf   der   Erde.   Würde Wasser   sich   ganz   normal   wie   vergleichbare   Verbindungen   verhalten,   so   läge   die   größte Dichte   bei   0   °C.   Das   Tiefenwasser   von   Seen   hätte   dann   eine   Temperatur   von   0   °C   und darüber   befände   sich   wärmeres   Wasser.   Die   Seen   würden   vom   Grund   her   zufrieren   und   es würde   sich   ein   großer   Eisblock   bilden,   der   auch   im   Sommer   nicht   auftauen   würde,   da   nicht genügend Wärme in die Tiefe käme. Durch    die    Dichteanomalie    befindet    sich    im    Winter    das    kälteste    (spezifisch    leichteste) Wasser   an   der   Seeoberfläche   und   es   bildet   sich   dort   eine   Eisschicht,   die   zwar   sehr   dick werden   kann,   aber   das   darunter   liegende   wärmere   Wasser   isoliert   und   vor   dem   einfrieren schützt.   Im   Tiefenwasser   herrscht   mit   4   °C   eine   für   Gewässerorganismen   ausreichende Temperatur,     die     ein     Überleben     möglich     macht.     Ohne     Dichteanomalie     lägen     die Organismen tiefgefroren im Eisblock. Die Temperaturschichtung eines stehenden Gewässers verändert sich im Jahresverlauf. Schauen   wir   uns   das   Frühjahr    an,   so   wird   es   irgendwann   im   See   einen   Zustand   geben, bei   dem   der   ganze      Wasserkörper   die   gleiche   Temperatur   von   4   °C   (Homothermie)   und damit   die   gleiche   Dichte   hat.   Es   besteht   keine   Schichtung   mehr,   die   Dichteunterschiede sind aufgehoben. Kommmt   jetzt   Wind   hinzu   oder   besser   sogar   Sturm,   so   ist   dieser   in   der   Lage,   den   ganzen Wasserkörper   ins   Rotieren   zu   bringen   und   umzuschichten   -   man   spricht   von   der   Frühjahrs- Vollzirkulation. Mit    beginnender    stärkerer    Sonneneinstrahlung    erwärmt    sich    das    Gewässer    von    der Oberfläche   her.   Das   wärmere   Wasser   hat   eine   geringere   Dichte   (spezifisch   leichter)   und bildet   eine   warme   Oberflächenschicht   -   damit   beginnt   die   Schichtung   des   Gewässers   im Sommer .   Von   der   maximalen   Oberflächentemperatur   bildet   sich   mit   zunehmender   Tiefe ein Temperaturgradient bis zur gleichbleibenden Temperatur des Tiefenwassers. Der   Wind   hat   jetzt   nicht   mehr   genug   Kraft,   die   Dichteunterschiede   des   Wasserkörpers   zu überwinden   und   es   kommt   allenfalls   zu   Teilzirkulationen   an   der   Gewässeroberfläche,   was zu einer gleichwarmen Oberflächenschicht führt. Es   bildet   sich   das   Bild   einer   typischen   Sommer-Schichtung   eines   Sees   aus.   Es   werden drei Schichten unterschieden: Epilimnion - warme Oberflächenschicht Metalimnion - Zone des Temperatursprungs (auch: Sprungschicht) Hypolimnion - gleichbleibend kühles Tiefenwasser von 4 °C Man     spricht     von     einer     Sommer-Stagnation,     da     der     Stoffaustausch     im     Gewässer unterbrochen     ist     und     damit     stagniert.     Das     Tiefenwasser     ist     im     Sommer     vom Oberflächenwasser isoliert, es finden keine Austauschvorgänge statt. Zum   Ende   des   Sommers   mit   Beginn   des   Herbstes    kühlt   das   Oberflächenwasser   durch nachlassenden    Wärmeeintrag    ab,    und    es    gelingt    dem    Wind    immer    mehr    wegen    der nachlassenden   Dichteunterschiede   die   Teilzirkulation   in   tiefere   Schichten   auszudehnen. Das   geht   so   weit,   bis   über   die   ganze   Tiefe   wieder   eine   einheitliche   Temperatur   von   4   °C herrscht.   Damit   sind   die   Dichteunterschiede   wieder   vollkommen   aufgehoben   und   es   kann bei genügend Wind bzw. Sturm im typischen Fall zu einer Herbst-Vollzirkulation kommen. Im   Winter    kühlt   das   Oberflächenwasser   weiter   ab,   es   kommt   zu   einer   inversen   Schichtung, das   heißt,   dass   jetzt   kälteres   Wasser   über   wärmerem   Tiefenwasser   (4   °C)   liegt.   Wenn   es kalt   genug   ist,   friert   das   Gewässer   von   oben   her   zu   und   es   bildet   sich   eine   Eisschicht.   Der See   ist   dann   stabil   geschichtet   und   es   findet   kein Austausch   zwischen   den   Schichten   statt, es herrscht Winter-Stagnation. Mit   milderen   Temperaturen   im   Frühjahr    wird   dann   irgendwann   wieder   der   Zustand   der Homothermie   auftreten,   so   dass   dann   durch   Wind   eine   Frühjahrs-Vollzirkulation   bewirkt werden kann. Damit schließt sich der Jahreszyklus.

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