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Hydrostatik |
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| Grundgesetze der Mechanik - Formeln - Fakten |
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| Die thermische Entwicklung von Seen |
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Durchmischung von Stillgewässern
Unterschiede in der Wasserdichte, welche durch Temperaturschwanken, einem unterschiedlichem Schwemm- oder Schadstofffgehalt hervorgerufen werden, tragen neben den Einfüssen von Winden, einmündendenden Fliessgewässern usw. zur Entstehung von Wasserbewegungen bei. Es entstehen Konvektionsbewegungen.
Konvektionsbewegungen fördern die Durchmischung von Stillgewässern.
Die thermische Entwicklung der Seen wird noch von anderen Faktoren wie den Witterungsbedingungen, der biochemischen Zusammensetzung des Wassers (Planktongehalt usw.), dem Schmutzstoffeintrag, dem Relief des Seeboden und dem topografischen Verlauf der Uferzonen bestimmt.
Bei gleichen Wasserbedingungen verfügt kälteres Wasser über die grössere Dichte (= spezifische Masse) als wärmeres Wasser. Kaltes Wasser sinkt in der Regel, warmes Wasser steigt auf.
Wasser weist bei 4° C seine grösste Dichte auf.
Der Wärmeaustausch zwischen verschiedenen Wasserflächen und -schichten der Seen kann auch durch die Sonneneinstrahlung, wärmere Luft über der Seeoberfläche oder Winde in Gang gesetzt werden. Ein Wellengang kann die Temperaturverhältnisse in einem See verändern und eine Durchmischung der Wasserschichten auslösen und beschleunigen.
Auf dem Seegrund befinden sich oft kühle, mit Schmutzstoffen stärker belastete und daher dichtere Wasserschichten, welche von Durchmischungsvorgängen kaum oder nur wenig beeinflusst werden.
Die Temperaturverhältnisse in den verschiedenen Wassertiefen unterscheiden sich je nach Jahreszeit.
In den Sommermonaten ist die Seeoberfläche häufig erhöhter Sonneneneinstrahlung und warmen Luftmassen ausgesetzt. Im Sommer werden die oberflächennahen Wasserschichten stark erwärmt, während sich die auf dem Seegrund liegenden Wasserschichten kaum erwärmen. Es bildete sich eine deutliche Schichtung im Wasserkörper. Es entsteht eine oft mehrere Meter mächtige obere warme Wasserschicht, eine Zwischenschicht und eine untere kühle Wasserschicht. Die Zwischenschicht behindert die Durchmischung der obersten mit den untereren beiden Seewasserschichten.
Mildere oder sehr kalte Winter bzw. kühle Sommer bewirken unterschiedliche Durchmischungseffekte.
Grössere Seen werden selten völlig durchmischt. Bei diesen Gewässern wird oft eine Teildurchmischung beobachtet.
Kleiner Seen werden häufiger vollständig durchmischt. Die Stärke der Durchmischung wird allerdings stark von der Topografie bestimmt, in welcher der See eingebettet ist.
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| Während den Sommermonaten bilden sich in den erwärmten Seen drei Wasserschichten. Zwischen dem warmen Wasser in der obersten Seeschicht und dem Wasser der darunter liegenden Zwischenschicht stellt sich allmählich ein markantes Temperaturgefälle ein, welches wie eine Sperrschicht wirkt. Diese Sperrschicht verhindert den Wasseraustausch zwischen den drei Seewasserschichten. |
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| Mit der fortschreitenden Abkühlung der oberflächennahen Wasserschichten im Spätherbst lösen sich die drei Wasserschichten allmählich auf und die Sperrschicht verschwindet. Der Umwälzprozess im See setzt sich langsam wieder in Gang. |
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| Während den Wintermonaten haben sich das Oberflächenwasser so weit abgekühlt, dass kaum mehr eine grössere Temperaturdifferenz zwischen dem Wasser in den verschiedenen Seetiefen besteht. Es findet wieder ein Wasseraustausch zwischen dem Seewasser in den verschiedenen Tiefen statt. Die Durchmischung wird von vorherrschenden Winden unterstützt. |
Auftriebskraft im Wasser: Schwimmen - Sinken - Steigen
| Konvektion |
Als Konvektionsbewegung oder Konvektionsströmung bezeichnet man eine Luftbewegung, bei welcher erwärmte bzw. abgekühlte Luftmassen vertikal aufsteigen bzw. absinken. Die Bildung von Hoch- und Tiefdruckgebieten sowie die Wolkenbildung sind Folgen von Konvektionsbewegungen. Die innertropische Konvergenzzone ist eine Zone mit ausgeprägten Konvektionsströmungen.
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