4 Untersuchungen zum Gasaustausch 
4.1 Anwendung verschiedener Parametrisierungen der Transfer 
geschwindigkeit und ihre Auswirkung auf die Sauerstoff 
konzentration im Wasser 
Der Gasaustausch von Sauerstoff zwischen der Atmosphäre und dem Wasser wird in 
der Regel durch Parametrisierungen (s.a. Kapitel 2.2) beschrieben. Es gibt zahlreiche 
Ansätze, bei denen die Abhängigkeit des Gas au stau sehe s von den entscheidenden 
Einflussgrößen, wie z. B. der Windgeschwindigkeit und der Wassertemperatur, 
berücksichtigt wird. Die Windgeschwindigkeit Uw (in 10 m Höhe über der 
Wasseroberfläche) ist jedoch der wichtigste äußere Faktor, der die Gasaustausch- 
Transfergeschwindigkeit kw beeinflusst. In einer großen Zahl von Labor- und 
Felduntersuchungen wurde versucht, die Funktion kw(Uw) zu bestimmen. Abb. 2.7 (a, 
b) zeigt Resultate aus einigen Experimenten (die kw -Werte wurden jeweils auf eine für 
O2 typische Schmidtzahl von 589 normiert). Diese Experimente liefern für kleine 
Windgeschwindigkeiten unterhalb von 4-6 m-s' 1 relativ kleine Austausch 
geschwindigkeiten kw zwischen 0.01 und 3.5 m-d' 1 . Oberhalb einer kritischen 
Windgeschwindigkeit von ca. 6 m-s' 1 steigt kw(Uw) stärker an, was mit einer 
qualitativen Veränderung der Wasseroberfläche (Schaumkronen, Gischtbildung, 
signifikante Vergrößerung der Oberfläche zwischen Wasser und Luft) 
Zusammenhängen dürfte. Die Abb. 2.7 zeigt, dass große Differenzen zwischen den 
verschiedenen Experimenten bestehen und unterschiedliche Fittungskurven für die 
Funktion kw(Uw) abgeleitet worden sind. Diese Unterschiede in den Parametrisierungen 
der Transfergeschwindigkeit lassen Differenzen in den Sauerstoffkonzentrationen in der 
Wassersäule erwarten. 
Die unterschiedlichen Ansätze für die Abhängigkeit des Gasaustausches von der 
Windgeschwindigkeit wurden auch in den verschiedenen Ökosystem-Modellen 
verwendet. ERSEM verwendet die lineare Abhängigkeit nach Liss und Merlivat (1986), 
COHERENS und GHER dagegen nutzen quadratische Windabhängigkeiten nach Liss 
(1988) bzw. Wanninkhof (1992). Jedoch nicht alle Ökosytem-Modelle berücksichtigen 
diese Windabhängigkeit. In den Ökosystem-Modellen ERGOM 34 für die Ostsee sowie 
ECOSMO wird eine konstante Transfergeschwindigkeit verwendet, also keine 
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ERste Generation des Ostsee Modells, Version II (Neumann et al., 2002)