Hydrogeographie - Wasserkreislauf, -haushalt

/tt/file_convert/5571f97d49795991698fb177/document.doc

Klasse: 12 NF Tag/Zeit: UW 15

Thema: HYDROGEOGRAPHIE – Wasserkreislauf, -haushalt

Themenfelder der Hydrogeographie

1. Hydrologie „Lehre von den physikalisch, chemisch und biologisch bedingten Erscheinungsformen des Wassers über, auf und unter der Erdoberfläche, speziell seiner Verteilung nach Raum und Zeit sowie seiner Wirkungen einschließlich der anthropogenen Einflüsse“ (Wilhelm 1997).

2. Hydrogeographie beschäftigt sich mit dem Wasserhaushalt, den räumlich und zeitlichen Veränderungen der Speicherinhalte (z. B. Oberflächen- und Grundwasser) und dem Abflussverhalten hinsichtlich Quantität (Niedrig- und Hochwasserabfluss) und Qualität (Wassergüte).

3. Wasserverfügbarkeit

4. Wasserbedarf

5. Wasserkreislauf

6. Wasserhaushalt

7. Stoffkreislauf

8. Europäische Wasserrahmenrichtlinie hier wird der ökologische Zustand der Gewässer betrachtet.

9. Seen

10. Marine Ökosysteme

Wasserkreislauf und WasserhaushaltDer Weg des Wassers beschreibt mit Niederschlag, Verdunstung und Abfluss einen kontinuierlichen Kreislauf.Trifft der Niederschlag auf Land, so verweilt er hier – je nach Vegetation, Boden, Grundwasser, Fluss, See, Gletscher – unterschiedlich lang. Durch die Verdunstung gelangt ein Teil des Niederschlages wieder in die Atmosphäre.Es wird zwischen einem „kleinen“ (Kreislauf der Festlandsflächen) und einem „großen Wasserkreislauf“ (Kreislauf der Festlands- und Meerflächen) unterschieden. Beide laufen in einem geschlossenen System.

Klaus Kreutz Seite 1 von 6 12.04.2023


Die Darstellung zeigt einen Kreislauf, der die Höhe der Verdunstung und des Niederschlages (Wassersäule gemessen in mm (cm) – 1 mm entspricht dabei einem Liter pro m²) zugrunde legt. Zusätzlich wird die Darstellung humiden und ariden Gebieten gerecht, die unterschiedliche Verdunstungs- und Niederschlagswerte haben. Humid = Niederschlag > Verdunstung; Arid = Niederschlag < Verdunstung.

Der Wasserhaushalt einer Region wird durch das Einzugsgebiet bestimmt. Hier wird zwischen dem oberirdischen und unterirdischen Einzugsgebiet unterschieden. Die Wasserscheide grenzt das Einzugsgebiet ab. Das gesamte Wasser (Oberflächen- und Grundwasser) fließt in diesem Gebiet an einem Punkt zusammen.Um den Haushalt eines Gebietes zu bestimmen, betrachtet man allgemein den Zufluss (Input – Niederschlag, Zufluss,…) sowie den Abfluss (Output – Verdunstung, Abfluss,…) und schaut, wie viel Wasser in diesem Gebiet übrig bleibt. Die Bilanz kann auch negativ sein!Eine einfache Wasserhaushaltsgleichung berücksichtig als Inputgröße den Niederschlag (N) und als Outputgröße Verdunstung (V) und Abfluss (A).

N = V + A

Da in der Natur die Verhältnisse jedoch komplexer sind und das Wasser irgendwo gespeichert wird (Seen, Grundwasser, Boden, Gletscher, Schnee,…), muss dies in einer Formel berücksichtigt werden. Speicher (S) sowie Änderung der Speicher (S):

N = V + A + S

Der Niederschlag ist die wichtigste Input-Größe der Wasserbilanz. Die Niederschlagsintensität (mm/Stunde) spielt eine große Rolle für die Abflussbildung.

Abflussbildung und –konzentration steuern den Abflussverlauf (Hoch-, Mittel-, Niedrigwasserabfluss). Der effektive Niederschlag, also der Niederschlag, der direkt an der Oberfläche abfließt, ohne in den Boden zu versickern, ist in kleinen Einzugsgebieten sehr wichtig für die Hochwasserwelle. Die Niederschlagsintensität ist zudem entscheidend für den Weg des Wassers. Ist die Intensität hoch, so fließt sehr viel an der Oberfläche ab. Ist sie dagegen niedrig, kann das Wasser leichter in den Boden sickern und somit das Grundwasser auffüllen. Die Infiltrationsrate ist auch abhängig von Hangneigung, Substrat sowie Bedeckung und Bewuchs (Wald, Wiese, Acker,…).

Wenn Wasser oberflächlich abfließt, so hat das im Wesentlichen zwei Gründe:

1. Oberflächenabfluss nach Horton (es fällt mehr Niederschlag als in den Boden versickern kann)2. Sättigungsflächenabfluss nach Dunne (der Grundwasserspiegel steigt so hoch an, dass der

Boden keinen Niederschlag mehr aufnehmen kann)



Abflussarten Oberflächenabfluss Zwischen- Basis-

Hochwasserentstehungsgebiete…sind Gebiete in Mittelgebirgs- und Hügellandschaften, in denen bei Starkregen oder Schneeschmelze in kurzer Zeit starke Oberflächenabflüsse eintreten können, die zu einer Hochwasserwelle in den Fließgewässern und damit zu einer erheblichen Gefahr für die Öffentlichkeit werden können.

Gebiete, in denen verstärkt Oberflächenabfluss auftritt: Polare und subpolare Zone (kein versickern wegen Permafrost möglich) Wechselfeuchte Tropen (Starkregen verschlämmen den Boden und verhindern hierdurch eine

Infiltration)

Grundwasserneubildung…, das bedeutet, dass sich der Grundwasserspeicher auffüllt.Positiv: geringe Niederschlagsintensität (Landregen) und geringe Evapotranspiration [Herbst, Winter]Negativ: Starkniederschläge (Oberflächenabfluss) [Frühjahr, Sommer] eher Grundwasserverbrauch

Der Grundwasserabfluss speist den Basisabfluss. Damit kommen auch in Trockenzeiten Pflanzen noch an das lebenswichtige Nass. Somit ist die Füllung der Speicher sehr wichtig.Zudem gewinnen wir aus dem Grundwasser unser Trinkwasser. Schon aus diesem Grund ist es wichtig, das Ökosystem in Takt zu halten.

EvapotranspirationDer Begriff setzt sich zusammen aus:

Evaporation: Verdunstung über der Erdoberfläche Transpiration: Verdunstung über die Pflanzen

AbflussganglinieSie beschreibt den Abfluss in einem Gerinne und wird mit Kubikmeter pro Sekunde (m³/s) oder Liter pro Sekunde (l/s) angegeben und erhält den Buchstaben „Q“. Man bezieht sich dabei auf denjenigen Abfluss, der durch die Gravitation entsteht. Zeit und oberirdischer Fließquerschnitt sind fest definiert – um eine Vergleichbarkeit zu gewährleisten – und das Einzugsgebiet muss zugeordnet werden können.

Abflussspende / AbflusshöheBezieht man die Abflussmenge auf die Einzugsgebietsfläche, so spricht man von Abflussspende (l/s km²) oder Abflusshöhe (mm/Zeiteinheit).



Hydrologisches JahrEs setzt sich aus dem hydrologischen Winterhalbjahr (wasserneubildende Winterniederschläge) und dem hydrologischen Sommerhalbjahr (grundwasserzehrende Vegetationsperiode) zusammen. Dieses ist zum kalendarischen Jahr verschoben. Es beginnt zwei Monate früher.

Abflussdaten (S. 462f)Ähnlich wie beim Klima, müssen auch bei der Bestimmung verlässlicher und mittlerer Zustände längere Zeiträume gemessen werden. Es gibt die folgenden Mittelwerte:

HHQ (höchster Hochwasserabfluss) HQ (Hochwasserabfluss) HQx (Abfluss mit einer statistischen Wiederkehrperiode von x Jahren) MHQ (mittlerer Hochwasserabfluss) MQ (mittlerer Abfluss) MNQ (mittlerer Niedrigwasserabfluss) NQ (Niedrigwasserabfluss) NQx (Niedrigwasserabfluss mit einer statistischen Wiederkehrperiode von x Jahren) NNQ (niedrigster Niedrigwasserabfluss)

AbflussregimeHierunter ist ein charakteristischer Abflussgang an einer bestimmten Stelle/Ort zu verstehen. Dabei finden die mittleren Abflusszustände während eines Jahres besondere Bedeutung.Folgende Abflussregime werden unterschieden:

Einfache Regime (der Abflussgang wird durch einen variablen Faktor – Niederschlag oder Verdunstung – gesteuert)

- Glaziale Regime- Nivale- Pluviale- ozeanische

Komplexe Regime 1. Grades (zwei abflusswirksame Prozesse in einem Jahr – Schneeschmelze und Herbstregen – dann gibt es zwei Abflussmaxima)

- Nivo-pluviale Regime (Aufeinandertreffen von Schneeschmelze und Regen)- Pluvio-nivale Regime (Aufeinandertreffen von Regen und Schneeschmelze)

Einfache und komplexe Regime 1. Grades (werden für einen definierten Abflussmesspunkt am Fluss angegeben)

Komplexe Regime 2. Grades (zwei Abflussmaxima mit Veränderung der Amplituden während der Laufstrecke – Änderung des Regimetyps während der Flusslaufstrecke)

- nivales und nivo-pluviales Regime (z. B. Rhein)-



Abb. 12.2.10 Abflussregime verschiedener europäischer Flüsse (verändert nach Baumgartner & Liebscher 1996).

Abb. 12.2.11 Der Rhein als Beispiel für ein komplexes Abflussregime 2. Grades (verändert nach Marcinek & Schmidt 2002).

Wasserführung perennierend (Gewässer mit ganzjährigem Abfluss) – immerfeuchte Tropen, humide Außertropen periodisch (Gewässer fällt mindestens einen Monat im Jahr trocken) – wechselfeuchte Klimate episodisch (G. fällt mehrere Jahre trocken und führt nur gelegentlich Wasser) – aride Klimate



Flusstypen bezogen auf Wasserdargebot und Verlauf endorëisch (Flüsse entspringen in einem humiden Gebiet und durchfließen aride Gebiete) – Wolga,

Amur, Flüsse in der Mongolei arëisch (Flüsse entspringen und enden in ariden Gebieten) – Nordafrika, SW-USA diarëisch (Flüsse entspringen und enden in humiden Gebieten, durch fließen aber aride Gebiete) –

Nil, Niger (Fremdlingsfluss oder allochthone Flüsse)

Lernziele:

Wasserkreislauf und –haushalt erklären können Fachbegriffe erklären können Abbildungen beschreiben und interpretieren können

Quelle: - GEBHARDT, H. u. a. (Hrsg.) (2007); Geographie. Spektrum der Wissenschaft. Heidelberg (S. 452 – 466)- WILHELM, F. (1976); Hydrologie / Glaziologie. Braunschweig

Folgestunde: HYDROGEOGRAPHIE – Stoffkreisläufe (S. 466 – 469)


Hydrogeographie - Wasserkreislauf, -haushalt

Documents

Transcript of Hydrogeographie - Wasserkreislauf, -haushalt