Willkommen zu dieser Lektion zu räumlicher und zeitlicher Variabilität des Abfluss. Es gibt Flüsse aller Formen und Grössen. Die Menge Wasser, welche durch einen Fluss fliesst variiert oft auch zeitlich. Hier sehen Sie die Alp (ein Fluss) während eines Niederschlagsereignis. Dann ist der Abfluss sehr hoch. Und mehrere Wochen später, während trockenen Konditionen ist der Wasserpegel sehr tief. Wenn wir die monatlichen Abflusswerte über die Zeit aufzeichnen für verschiedenen Einzugsgebiete der Schweiz, sehen wir eine grosse Variation. Hier sehen Sie, dass der monatliche Abfluss der Töss (ein Fluss) sich während einem Jahr wenig ändert. Im Jura sehen Sie aber, dass die Abflussspitze im Spätwinter und Anfangs Frühling ist, und es im Herbst weniger Abfluss gibt. Wenn wir höher gelegene Einzugsgebiete anschauen, haben diese eine eindeutig Abflussspitze im Sommer, und Einzugsgebiete im Tessin haben wiederum eine Zusätzliche Abflussspitze im Herbst. Wenn wir die verschiedenen Höhen dieser Einzugsgebiete anschauen, sehen wir, dass Einzugsgebiete in tieferen Lagen einen sehr ähnlichen Abfluss über das ganze Jahr haben. Anders ist das für Einzugsgebiete in grösseren Höhen: Dort gibt es eine eindeutige Abflussspitze im Sommer. Um die saisonale Variation des Abflusses zu beschreiben, brauchen wir den Pardé Koeffizient. Der Pardé Koeffizient ist der durchschnittliche Monatsabfluss geteilt durch den durchschnittlichen Jahresabfluss. Wenn wir den Pardé Koeffizient für die verschiedenen Einzugsgebiete der Schweiz aufzeichnen, sehen wir, dass z.B. für die Töss der Pardé Koeffizient sehr ähnlich für das ganze Jahr ist. Bei höher gelegenen Einzugsgebiete variiert der Pardé Koeffizient über das Jahr stark. Im Winter ist der Pardé Koeffizient tief und im Sommer ist der Pardé Koeffizient hoch. Wir können den Pardé Koeffizient auch brauchen, um verschiedene Abflussregime von ganz Europa zu beschreiben. In einem ozeanischen Regen Regime, ist der Abfluss im Winter hoch und im Sommer tief. In einem alpinen nivalen Regime ist der Abfluss im Frühling und im Frühsommer hoch, und im Winter tief. Und dann gibt es das glaziale Regime, dort gibt es im Winter sehr wenig Abfluss und in der Mitte des Sommers sehr hohen Abfluss. Zusätzlich gibt es das prä-alpine nivale Regime, wo es einen hohen Abfluss und einen hohen Pardé Koeffizient im Frühling gibt. Wenn wir uns die Flüsse in der Schweiz anschauen z.B. hier auf dieser Karte für die Region um den Thunersee, sehen wir, dass Flüsse aus höher gelegenen Gebieten stark von Gletscher- und Schneeschmelze beeinflusst werden, und bei tieferen Gebieten von Regen oder einer Mischung aus Regen und Schneeschmelze abhängig sind. Wir können die verschiedenen Abflussregime der Schweiz aufzeichnen, und wenn wir das machen sehen wir, dass der Abfluss von höheren Gebieten von Schnee- und Gletscherschmelze dominiert wird und der Abfluss von tieferen Gebieten wird aus einer Mischung von Regen und Schnee dominiert . Aufgrund des Klimawandels, werden sich diese Abflussregime ändern. Die höher gelegenen Einzugsgebiete werden dann vor allem durch die Schneeschmelze und Regen dominiert, die tiefer gelegenen Einzugsgebiete werden dann von Regen dominiert. Wir können uns auch anschauen, wie sich Abflussregime ändern, wenn wir entlang einem grossen Fluss flussabwärts gehen. Hier sehen Sie den Abfluss des Rheins an verschiedenen Stellen. Bis Maxau wird der Abfluss des Rheins vor allem durch die Schneeschmelze dominiert. Das heisst hoher Abfluss im Sommer und tiefer Abfluss im Winter. Zwischen Maxau und Andernach gibt es jedoch viele Zuflüsse von Einzugsgebieten in tieferen Gegenden. Diese sind von Regen dominiert. Der Rhein bei Andernach ist deshalb vor allem durch Regen dominiert und der Abfluss ist im Winter hoch und im Sommer tief. Spannenderweise ist die Einzugsgebietsfläche des Rheins bis Basel nur 21% des gesamten Einzugsgebiets des Rheins. Dieses Gebiet trägt jedoch 45% des gesamten Wassers im Rhein bei, was speziell im Sommer wichtig ist. Am Beispiel des Rheins sehen wir, dass die Abflussmenge mit der Einzugsgebietsfläche wächst, da es mehrere Zuflüsse gibt, welche in einen Fluss fliessen. Die Abflussmenge wird häufig in Volumen pro Zeiteinheit ausgedrückt, z.B. Liter pro Sekunde oder Kubikmeter pro Sekunde. Wenn wir jedoch den Abfluss von verschiedenen Einzugsgebieten vergleichen wollen, wird auch die Einzugsgebietsfläche benötigt. Für dass, brauchen wir den spezifischen Abfluss. Der spezifische Abfluss ist das Volumen des Abflusses pro Zeit pro Einzugsgebietsgrösse und die Einheiten sind, z.B. Millimeter pro Stunde oder Liter pro Sekunde pro Quadratmeter. Für den spezifischen Abfluss wird der gemessene Abfluss durch die Einzugsgebietsfläche geteilt. Hier sehen Sie den durchschnittlichen Abfluss auf der linken Seite und den maximalen Abfluss auf der rechten Seite für verschiedene Flüsse im Kanton Zürich. Es fällt auf, dass der Durchschnitts- und der Maximalabfluss mit der Einzugsgebietsfläche grösser werden. Wenn wir jedoch den Abfluss pro Flächeneinheit anschauen, sehen wir, dass der Durchschnitts- und Maximalabfluss oft bei ziemlichen kleinen Gebieten am grössten ist. Um die Variabilität des Abflusses zu beschreiben, können wir auch die Abflussdauerlinie verwenden. Die Abflussdauerlinie beschreibt die Anzahl der Zeitpunkte, in welchen ein bestimmter Abfluss überschritten wurde oder nicht. Hier sehen Sie den Abfluss des Rheins bei Reckingen in 2012. Wir sehen die klare, von der Schneeschmelze verursachte Abflussspitze, wie auch mehrere Spitzen wegen Regenereignissen im Herbst. Nun können wir die Abflussmessung als Funktion der Abflussmenge, anstatt als Funktion der Zeit, aufzeichnen, und dann die Abflussmenge klassifizieren. Auf diese Weise erhalten wir eine Abflussdauerlinie. Auf der linken Seite stehen die höchsten Abflüsse, auf der rechten Seite die tiefsten. Diese Graphik können wir brauchen um verschiedenen Dinge herauszufinden. Z.B. hat das Laufwasserkraftwerk in Reckingen einen Ausbaudurchfluss von 580 m2/s. Wenn wir auf der Abflussdauerlinie diesen Wert nachschauen, sehen wir, dass dieser Abfluss 20% der Zeit überschritten wird. In anderen Worten ausgedrückt gibt es 20% der Zeit mehr Wasser, als das Laufwasserkraftwerk brauchen kann, um Energie zu produzieren. Eine andere Besonderheit ist Q347. Das ist der Abfluss, welcher 347 Tage im Jahr überschritten wird. In anderen Worten zeigt uns Q347 die tiefsten 5% des Abflusses. Dieser Wert wird oft für ökologische Studien gebraucht. In dieser Lektion, wurde die räumliche und die zeitliche Variabilität des Abflusses besprochen. In der nächsten Lektion, werden wir Ihnen vorstellen, wie der Abfluss gemessen wird. Wir freuen uns Sie dort zu sehen.
