@phdthesis {jaehne1980b, title = {Zur Parametrisierung des Gasaustauschs mit Hilfe von Laborexperimenten}, volume = {Dissertation}, year = {1980}, note = {IUP D-145, Link Nationalbibliothek http://d-nb.info/810123614}, publisher = {Institut f{\"u}r Umweltphysik}, abstract = {In der folgenden Arbeit werden in Laborexperimenten die Mechanismen des Gasaustausches zwischen Atmosph{\"a}re und Meer untersucht. Dazu wurde erstmals ein ringf{\"o}rmiger Wind-Wasser-Kanal eingesetzt, der gegen{\"u}ber linearen eine Reihe von Vorteilen aufweist. Der Einflu{\ss} der Zentrifugalkr{\"a}fte auf die Austauschprozesse erwies sich als gering. Gemessen wurden neben der Gasaustauschrate f{\"u}r CO2 der Transfer von W{\"a}rme in Wasser, die Verdunstungsrate, die Schubspannungsgeschwindigkeit und mit Hilfe einer optischen Methode Neigungsspektren und mittlere Neigungen der Wasserwellen. Im glatten Fall entspricht die viskose Grenzschicht beiderseits der Wasseroberfl{\"a}che v{\"o}llig der an einer festen Wand. Das best{\"a}tigen die Experimente sowohl durch die absoluten Raten als auch durch die Schmidtzahlabh{\"a}ngigkeit des Gasaustausches von Sc^(-2/3), die unmittelbar aus Kontinuit{\"a}ts{\"u}berlegungen resultiert. Mit dem Auftreten von Kapillarwellen steigen die Transfergeschwindigkeiten der wasserseitig kontrollierten Austauschprozesse stark an. Die Erh{\"o}hung des Gasaustausches ist besonders gro{\ss}, da sich gleichzeitig die Schrnidtzahlabh{\"a}ngigkeit auf Sc^(-1/2) {\"a}ndert. Zur Erkl{\"a}rung des hohen Anstiegs reichen die bisherigen theoretischen Vorstellungen eine Grenzschichtdickenvariation durch Kapillarwellen nicht aus. Die {\"A}nderung der Schmidtzahlabh{\"a}ngigkeit des Gasaustausches deutet vielmehr an, da{\ss} durch das Wellenfeld sich ein neuer Mechanismus des turbulenten Transports einstellt. Zur Parametrisierung des Einflusses der Wellen erscheint die mittlere quadratische Neigung der Wellen als geeignete Gr{\"o}{\ss}e. In {\"U}bereinstimmung mit Laborexperimenten an linearen Wind-Wasser-Kan{\"a}len entfaltet sich der Einflu{\ss} der Kapillarwellen in einem Schubspannungsgeschwindigkeitsbereich von u = 10-30 cm/sec (U10 = 3-8 m/sec). In diesem Bereich steigt der Gasaustausch mit u_*^2 bis u_*^3 an. Bei h{\"o}heren Geschwindigkeiten ist der Gasaustausch proportional zu u_*. Das Zusammenwirken von turbulentem Transport und chemischer Reaktion l{\"a}{\ss}t sich mit gen{\"u}gender Genauigkeit mit dem tau - Modell berechnen.}, doi = {10.11588/heidok.00016796}, author = {Bernd J{\"a}hne} }