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1 Tutorium Physische Geographie Sitzung 6 Mittwoch 15.45- 17.15 Uhr Claudia Weitnauer.

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1 1 Tutorium Physische Geographie Sitzung 6 Mittwoch Uhr Claudia Weitnauer

2 2 Hydrologie- Übungsfragen Bearbeitungszeit: ca. 30 Minuten Danach: Besprechung

3 3 Hydrologie- Übungsfragen 1. Wie groß ist der Anteil des Süßwassers an den Wasservorräten der Erde? 2. Welche vier wesentlichen Größen beschreiben die Wasserbilanzgleichung? 3. Welche Aggregatszustände des Wassers kennen Sie? 4. Ist der Niederschlag größer als die Verdunstung, so handelt es sich um … Gebiete? 5. Erklären Sie in Stichworten die Niederschlagsbildung. 6. Was sind die Isohyeten? Isohyeten sind die Linien gleicher Niederschlagshöhen

4 4 Hydrologie- Übungsfragen 7. Erklären Sie den Unterschied zwischen Transpiration und der Evapotranspiration 8. Was ist der Firn? 9. In welchen geographischen Breiten ist mit den größten Verdunstungswerten zu rechnen? Begründen Sie!

5 5 Zusammenhang zwischen Energie- und Wasserbilanz 1. Hydrologische Energiebilanz der Landflächen: Q=W+L+B Q= Strahlungsbilanz W= Strom fühlbarer Wärme L= Strom latenter Wärme (L=V*ε V ) B= Wärmestrom im Boden (oder Wasser, nicht strömend) 2. Hydrologische Energiebilanz der Meeresflächen Q+M W = W+L+B M W = Wärmetransport im Meer (v.a. Wärmetransport mit Meeresströmungen)

6 6 Zusammenhang zwischen Energie- und Wasserbilanz Wasserbilanz: N= V+A Energetische Wasserbilanz: N*ε V = V*ε V + A*ε V (ε V = Verdunstungsenthalpie) N*ε V: latente Niederschlagswärme V*ε V : latente Verdunstungswärme A*ε V : latente Abflusswärme NS- Wärmequotient: N*ε V /Q Verdunstungswärmequotient: V*ε V /Q Abflusswärmequotient: A*ε V /Q Strahlungstrockenheitsindex: Q/ N*ε V (= inverser NS- wärmequotient )

7 7 Zusammenhang zwischen Energie- und Wasserbilanz V/N = V*ε V / N*ε V = V*ε V /Q * Q/ N*ε V Verdunstungsverhältnis proportional zum Strahlungstrockenheitsindex Gemeinsamer Term in energetischer Wasserbilanz und Energiebilanz: Strom latenter Wärme: L= V*ε V V*ε V = N*ε V - A*ε V = Q- W = L Klimatonomie- Gleichung nach Lettau: Q/ N*ε V = (1 – A/N) * (1 + W/L) Strahlungstrockenheitsindex hängt ab von Abflussverhältnis (zum NS) und Bowen- Verhältnis (Verhältnis von sensibler zu latenter Wärme)

8 8 Der Abfluss Def.: Unter dem Abfluss versteht man in der Hydrologie das Wasservolumen, das pro Zeiteinheit einen definierten oberirdischen Fließquerschnitt (Abflussquerschnitt) durchfließt. Def.: Unter dem Abfluss versteht man in der Hydrologie das Wasservolumen, das pro Zeiteinheit einen definierten oberirdischen Fließquerschnitt (Abflussquerschnitt) durchfließt.

9 9 Abflussspende: Die Abflussspende wird zum Vergleich von Einzugsgebieten ermittelt. Sie ist der Quotient aus dem Abfluss und dem zugehörigen Einzugsgebiet. Abflussverhältnis: Anteil des Niederschlags, der dem Abfluss zugeführt wird. Globales Abflussverhältnis: 0,36 Globales Verdunstungsverhältnis: 0,64

10 10 Hauptwerte des Abfluss AbkürzungBezeichnung QAbfluss WWasserstand MQmittlerer Abfluss, z.B. über 1 Jahr MWmittlerer Wasserstand MHQmittlerer Hochwasserabfluss MHWmittlerer Hochwasserstand HHQhöchster jemals gemessener Hochwasserabfluss HHWhöchster jemals gemessener Hochwasserstand (M)NQ(mittlerer) Niedrigwasserabfluss MNWmittlerer Niedrigwasserstand NNQniedrigster jemals gemessener Niedrigwasserabfluss NNWniedrigster jemals gemessener Niedrigwasserstand

11 11 Der Abflussprozess

12 12 Begriffe: Stromlinien: Linien, die überall tangential zu den örtlichen Geschwindigkeitsvektoren verlaufen. Stromlinien: Linien, die überall tangential zu den örtlichen Geschwindigkeitsvektoren verlaufen. Bahnlinien: Linien, die zeigen, wo das Wasser längs fließt, konstruiert aus den Stromlinien. Bahnlinien: Linien, die zeigen, wo das Wasser längs fließt, konstruiert aus den Stromlinien. turbulent: Betrag und Richtung der Geschwindigkeitsvektoren ändern sich ständig turbulent: Betrag und Richtung der Geschwindigkeitsvektoren ändern sich ständig laminar: Betrag und Richtung der Geschwindigkeitsvektoren bleibt gleich laminar: Betrag und Richtung der Geschwindigkeitsvektoren bleibt gleich Bewegungszustand für eine Gerinneströmung bezogen auf den Abfluss Q(t): stationär: Wassergehalt ändert sich während des Bewegungsablaufes nicht instationär: ständige Wassergehaltsänderungen, ausgleichende Wasserbewegungen zur Wiederherstellung des Potentialgleichgewichts. Bewegungszustand für eine Gerinneströmung bezogen auf den Abfluss Q(t): stationär: Wassergehalt ändert sich während des Bewegungsablaufes nicht instationär: ständige Wassergehaltsänderungen, ausgleichende Wasserbewegungen zur Wiederherstellung des Potentialgleichgewichts.

13 13 Laminares und turbulentes Strömen Bei der laminaren Strömung nimmt die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsschichten von der Wand bis zur Achse des Rohres hin kontinuierlich zu. Steigt die Geschwindigkeit der Strömung an, beginnen sich die Flüssigkeitsschichten zu verwirbeln und es entsteht eine turbulente Strömung. Bei der laminaren Strömung nimmt die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsschichten von der Wand bis zur Achse des Rohres hin kontinuierlich zu. Steigt die Geschwindigkeit der Strömung an, beginnen sich die Flüssigkeitsschichten zu verwirbeln und es entsteht eine turbulente Strömung.

14 14 Weitere Begriffe: Oberflächenabfluss, oberirdischer Abfluss QO, (engl. surface runoff) [m³/s]: Oberflächenabfluss, oberirdischer Abfluss QO, (engl. surface runoff) [m³/s]: Teil des Abflusses, der dem Vorfluter als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (Niederschlag oder Schneeschmelze) über die Bodenoberfläche unmittelbar zugeflossen ist.Teil des Abflusses, der dem Vorfluter als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (Niederschlag oder Schneeschmelze) über die Bodenoberfläche unmittelbar zugeflossen ist. Zwischenabfluss Q Interflow (engl. interflow) [m³/s]: Zwischenabfluss Q Interflow (engl. interflow) [m³/s]: Teil des Abflusses, der dem Vorfluter als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (Niederschlag oder Schneeschmelze) aus den oberflächennahen Bodenschichten zugeflossen ist.Teil des Abflusses, der dem Vorfluter als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (Niederschlag oder Schneeschmelze) aus den oberflächennahen Bodenschichten zugeflossen ist. Direktabfluss QD = QO + Q Interflow (engl. direct runoff) Direktabfluss QD = QO + Q Interflow (engl. direct runoff)

15 15 Basisabfluss QI (engl. base flow) [m³/s]: Basisabfluss QI (engl. base flow) [m³/s]: auch Teil des Abflusses, der nicht Direktabfluss ist. Grundwasserbürtiger Abfluss (engl. groundwater outflow) ist der Basisabfluss, der dem Vorfluter aus dem Grundwasser zugeflossen ist.auch Teil des Abflusses, der nicht Direktabfluss ist. Grundwasserbürtiger Abfluss (engl. groundwater outflow) ist der Basisabfluss, der dem Vorfluter aus dem Grundwasser zugeflossen ist. Trockenwasserabfluss QT (engl. dry weather flow) [m³/s]: Trockenwasserabfluss QT (engl. dry weather flow) [m³/s]: Abfluss nach einer längeren Zeitspanne ohne Effektivniederschlag, der nur aus grundwasserbürtigem Abfluss besteht. Trockenwetterganglinie (engl. dry weather flow hydrograph) ist die Ganglinie des QT.Abfluss nach einer längeren Zeitspanne ohne Effektivniederschlag, der nur aus grundwasserbürtigem Abfluss besteht. Trockenwetterganglinie (engl. dry weather flow hydrograph) ist die Ganglinie des QT.

16 16

17 17 Abflussregime Der charakteristische mittlere Jahresgang des Abflusses eines Fließgewässers wird Abflussregime genannt. Das Abflussregime ist durch die klimatologischen, geologischen, pedologischen, geomorphologischen, vegetativen und anthropogenen Umweltfaktoren des betrachteten Einzugsgebietes bedingt. Die einzelnen Faktoren sind häufig miteinander gekoppelt. Das Abflussregime ist durch die klimatologischen, geologischen, pedologischen, geomorphologischen, vegetativen und anthropogenen Umweltfaktoren des betrachteten Einzugsgebietes bedingt. Die einzelnen Faktoren sind häufig miteinander gekoppelt.

18 18 Die Regimeklassifikation nach Pardé (1933) basiert auf: Pardé (1933)Pardé (1933) der Speisungsart der Flüsse der Speisungsart der Flüsse pluvial (durch Regen gespeist)pluvial (durch Regen gespeist) nival (durch Schnee)nival (durch Schnee) glazial (durch Gletscher)glazial (durch Gletscher) Kombinationen z.B. nivo-pluvial, pluvio-nival, nivo-glazialKombinationen z.B. nivo-pluvial, pluvio-nival, nivo-glazial der Anzahl der Abflussminima und - maxima der Anzahl der Abflussminima und - maxima dem Schwankungskoeffizienten der monatlichen Abflüsse: SK=MQ Monat/MQ Jahr dem Schwankungskoeffizienten der monatlichen Abflüsse: SK=MQ Monat/MQ Jahr

19 19 Es wird unterschieden zwischen: Einfachen Regimen: pluvial oder nival oder glazial gespeist Einfachen Regimen: pluvial oder nival oder glazial gespeist Original-komplexen Regimen: zwei oder selten drei Peaks, deren Ursache noch erkennbar sind Original-komplexen Regimen: zwei oder selten drei Peaks, deren Ursache noch erkennbar sind Komplexen Regimen im eigentlichen Sinn: im Flussverlauf wechselnde komplexe Regime. Komplexen Regimen im eigentlichen Sinn: im Flussverlauf wechselnde komplexe Regime.

20 20 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!


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