Temperaturverteilung in tiefen und flachen Seen

Zusammenfassung Die Temperaturverteilung in tiefen und flachen Seen lÄ\t sich unter gewissen Vereinfachungen als instationares, eindimensionales WÄrmeleitproblem behandeln. Konvektion in bestimmten Bereichen des Sees kann durch Mittelung der den instabilen Temperaturprofilen entsprechenden inneren Energie berücksichtigt werden. Ma\gebliche Parameter für den örtlichen und zeitlichen Temperaturverlauf sind der vertikale Absorptionskoeffizient und das VerhÄltnis von WÄrmeaustausch an der OberflÄche einerseits zur sichtbaren Sonnen- und Himmelsstrahlung andererseits. Zeitlich verÄnderlicher Energieaustausch lÄ\t sich durch eine schrittweise Berechnung berücksichtigen. Messungen anderer Autoren an Seen sowie eigene Modellexperimente bestÄtigen die im theoretischen Modell enthaltenen Annahmen.

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Temperature distribution in deep and shallow lakes

For certain simplifications the temperature distribution in deep as well as shallow lakes can be treated as a non-steady, one-dimensional heat conduction problem. Convection in certain regions of the lake can be taken into account by averaging the internal energy corresponding to the calculated unstable profiles. The leading parameters for the spatial and temporal temperature distribution are the vertical absorption coefficient on one hand and the ratio of heat exchange at the surface to visible solar and sky radiation on the other. Transient energy exchange can be considered by stepwise calculation. Field measurements of other authors as well as own model experiments confirm the assumptions made in the theoretical model.

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Formelzeichen

1 Lateinische Buchstaben a Temperaturleitzahl - c spezifische WÄrmekapazitÄt - I IntensitÄt - L Seetiefe - n Brechungsindex - q Energiestromdichte - q_g Gesamtstrahlungsstromdichte an der OberflÄche - q_o sichtbare Strahlungsstromdichte an der OberflÄche - q_v WÄrmestromdichte an der OberflÄche (durch Konvektion, Verdunstung und/oder langwellige Zu- und Abstrahlung) - r Reflexionsver mögen der SeeoberflÄche - s Strahlweg - t Zeit - w volumenbezogene WÄrmequelle - z vertikale Ortskoordinate 2 Griechische Buchstaben Zenitwinkel - Zenitwinkel unter Wasser - Absorptionskoeffizient - dimensionslose vertikale Ortskoordinate - dimensionslose Variable - Temperatur - dimensionslose Temperatur - WellenlÄnge - WÄrmeleitfÄhigkeit (Index eff für turbulente WÄrmeleitfÄhigkeit) - dimensionslose Tiefe - Dichte - EnergiestromdichteverhÄltnis - dimensionslose Zeit - _k dimensionslose Variable 3 Indices e Epilimnion - h Hypolimnion - o SeeoberflÄche - spektrale Grö\e Auszug aus der vom Fachbereich Maschinenwesen der Technischen UniversitÄt München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs genehmigten Dissertation über Temperaturverteilung in Seen des Diplom-Ingenieurs Siegfried Blo\. Berichterstatter Prof. Dr.-Ing. U. Grigull und Prof. Dr. rer. nat. D. Vortmeyer.- Die Dissertation wurde am 27. Mai 1977 bei der Technischen UniversitÄt München eingereicht und durch den Fachbereich Maschinenwesen am 19. Juli 1977 angenommen. Tag der Promotion 26. Juli 1977