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Full text: 43: Sauerstoffdynamik der Nordsee

Die Ergebnisse aus Abb. 4.6 und Tabelle 4.2 zeigen dagegen, dass die gastrasfer- 
bedingte Änderungen (air-o2o) der Sauerstoffkonzentration nicht immer den 
Unterschieden in den Transfergeschwindigkeiten entsprechen. Der 02-Eintrag betrug 
am 29. Januar 0.79 mlT 1 nach WM99 und lag damit um den Faktor 1.3 höher als der 
nach W05 berechnete (0.58 mlT 1 ). Am 13. Juni lag der CE-Verlust bei 1.25 mlT 1 nach 
WM99 und bei 0.45 ml-l' 1 nach W05, d.h. der CE-Verlust war bei der kubischen 
Windabhängigkeit der Transfergeschwindigkeit um den Faktor 2.7 höher. Daraus kann 
man schließen, dass die windabhängige Austauschgeschwindigkeit nicht allein den 
Gasaustausch bestimmt. Vielmehr hängt der Nettoaustausch eines Gases über die 
Wasseroberfläche von der Differenz AC zwischen der aktuellen 02-Konzentration und 
der O2-Sättigungskonzentration im Wasser ab, da der 02-Eintrag/Verlust nur durch 
Diffusion entlang des Konzentrationsgradienten erfolgen kann. Der Konzentrations 
unterschied AC ist aber seinerseits abhängig vom Netto-Austausch. 
Im Falle der kubischen Parametrisierung (WM99) liegt die 02-Konzentration am 29. 
Januar nahe bei der Gleichgewichtskonzentration. Die Abweichungen liegen bei etwa 
1.4 %. Im Falle der anderen Parametrisierung (W05) ist die mittlere Varianz höher und 
beträgt 2.7 %. Einerseits ist die mittlere Transfergeschwindigkeit kw nach W05 kleiner 
als der nach WM99, andererseits ist die mittlere Konzentrationsdifferenz AC größer. Ein 
Produkt dieser beiden Größen (und nicht die Transfergeschwindigkeit allein) bestimmt 
letztendlich die Höhe des Nettoflusses. Am 13. Juni ist nicht nur die 
Transfergeschwindigkeit kw nach der kubischen Beziehung höher, sondern auch der 
Sättigungsgrad (um 0.6 %). Die Differenz zur anderen Methode wird somit größer, bis 
bei 14.5 m-s' 1 die Konzentrationsänderung aufgrund des Gasaustausches den 2.7-fachen 
Wert der nach W05 berechneten erreicht. Am 6. Mai herrschten schwache Winde von 
etwa 2.9 m-s' 1 . Die relativ niedrigen dC-Werte von 0.64 ml-l' 1 und um das 8-fache 
größere kw führen zu einer moderaten 02-Abgabe an die Atmosphäre, die an diesem 
Tag nach W05 0.16 ml-l' 1 beträgt. Zwar sind die Differenzen AC nach WM99 um das 2- 
fache höher, die Änderung der 02-Konzentration in der Oberflächenschicht aufgrund 
des Gasaustausches ist sehr klein und beträgt nur 0.03 ml-l' 1 . Die Ursache für diese 
kleine Abnahme liegt jedoch in der Transfergeschwindigkeit, die bei der kubischen 
Beziehung der Windgeschwindigkeit so klein wird, dass der Austausch fast zum 
Erliegen kommt. Die lineare Beziehung nach W05 bei schwachem Wind führt zum 
stärkeren Ausgasen und baut somit schneller das Konzentrationsgefälle ab. 
Trotz der Veränderung der oberflächennahen 02-Konzentration am 29. Januar und am 
13. Juni durch das Wechselspiel von 02-Eintrag und 02-Abgabe durch die 
Wasseroberfläche ist der Anstieg bzw. der Abfall der Gesamtkonzentration unerheblich. 
Die in Tabelle 4.2 a dargestellte Sauerstoffbilanz der Oberflächenschicht zeigt, dass die 
02-Produktion sowie der 02-Verbrauch an dem ausgesuchten Wintertag nur 
geringfügige Beiträge leisten. Die wesentliche Sauer stoffquelle ist der 02-Eintrag. Ihr 
gegenüber steht die Sauerstoffsenke aufgrund des vertikalen Austausches. Konvektion 
und windgetriebene Durchmischung im Winter führen zu einem vollständig 
durchmischten homogenen Wasserkörper. Wie die Tabelle 4.2 a verdeutlicht, würde
	        
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