54 
4 Untersuchungen zum Gasaustausch 
Aus Abb. 4.4 folgt, dass die Wassertemperatur an der Position A zunächst bis Mitte 
März auf 7.0 °C abnahm. Danach stieg sie in der Oberflächenschicht, von leichten 
Schwankungen überlagert, bis Mitte August auf 14.2 °C an. Unterhalb der 
Sprungschicht wurden keine starken Temperaturänderungen simuliert. Die Temperatur 
variierte im Laufe des Jahres zwischen 7.0 und 9.7 °C und wies somit einen für die 
tiefere Wasserschicht charakteristischen geringen Schwankungsbereich auf. Folglich 
unterliegt die Sauerstoffsättigungskonzentration der Oberflächenschicht größeren 
Schwankungen als die der Bodenschicht. Sie bestimmt die Richtung des Gasflusses in 
der Deckschicht. So ist der Gasfluss in der Zeit von Anfang April bis Ende Oktober 
ausschließlich vom Wasser in die Atmosphäre gerichtet. Die Zeiträume Januar bis März 
sowie November bis Dezember sind hingegen durch 02-Eintrag aus der Atmosphäre 
gekennzeichnet. 
In den ersten vier Monaten (2000) zeigen die Simulationen für alle verwendeten 
Parametrisierungen übereinstimmend eine Zunahme der Sauerstoffkonzentration (s. 
Abb. 4.3 a, b). Die Unterschiede zwischen den errechneten Sauerstoffkonzentrationen 
sind gering. Betrachtet man die ersten drei Monaten, so stellt man fest, dass die 
Methoden von W05 und N2000 nahezu identische (niedrige) Ergebnisse liefern. Mit 
den Parametrisierungen von W92 und WM99 stellen sich etwas höhere Werte ein. Der 
Grund dafür liegt in der quadratischen bzw. kubischen Beziehung zwischen Wind- und 
Transfergeschwindigkeit, die einen schnelleren 02-Eintrag gegenüber den anderen 
Methoden bei den in dieser Jahreszeit überwiegend auftretenden Wind 
geschwindigkeiten > 10 m-s' 1 zur Folge hat (s. Abb. 4.3 a). Die Differenzen zwischen 
den simulierten Sauerstoffkonzentrationen sind allerdings sehr gering. Sie weichen in 
diesem Zeitraum um max. 2 % voneinander ab. 
Wie Abb. 4.3 a zeigt, wird in der Oberflächenschicht Ende März die Sättigungs 
konzentration erreicht. Von da an ändert sich die Richtung des Gasflusses, d. h. 
überschüssiger Sauerstoff wird an die Atmosphäre abgegeben. Im Mai und Juni sind die 
biologischen Produktionsraten, die hauptsächlich für die 02-Übersättigung des 
Oberflächenwassers verantwortlich sind, hoch. Der Temperaturanstieg ab Ende Mai 
sorgt überdies für eine Abnahme der Sättigungskonzentration. Da der Gasaustausch 
(aufgrund der schwachen Winde, Abb. 4.1) nur langsam vor sich geht, entstehen große 
Differenzen zwischen der realen Sauerstoff- und der Sättigungskonzentration. Auffällig 
ist, dass die größten Unterschiede zwischen den verwendeten Parametrisierungen dann 
entstehen, wenn der Sättigungsgrad am höchsten ist, nämlich im Mai. Von Ende März 
bis Anfang Mai 2000 nehmen die berechneten Sauerstoffkonzentrationen in der 
Oberflächenschicht zu. Die stärkste Zunahme von 6.7 auf 7.7 ml-1' 1 ergibt sich bei 
Verwendung der kubischen Windabhängigkeit der Austauschgeschwindigkeit (WM99) 
bei Windgeschwindigkeiten < 5 m-s' 1 , die zu verzögertem Ausgasen führt. Die 
Parametrisierung nach W05 führt im Gegensatz zu den anderen Methoden zur 
geringsten Zunahme und somit zum größten Gasfluss. Ein lineares Wachstum der 
Transfergeschwindigkeit bei schwachem Wind sorgt für intensiveren Austausch mit der 
Atmosphäre. Die maximale O2-Konzentration beträgt nach W05 am 1. Mai 7.4 ml-l' 1 ,