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Abschätzung der Lebensdauer aus der Temperaturverteilung

Die gute Übereinstimmung zwischen der Modellverteilung und den Histogrammen der Temperaturbilder ermöglicht es, aus der Form der Histogramme, direkt die Lebensdauer und damit die Gasaustauschrate abzuschätzen. Dazu mu\3 zunächst die Form der Häufigkeitsverteilung parametrisiert und die Abhängigkeit der Parameter von der Lebensdauer bestimmt werden. Abbildung 8.17 zeigt theoretische Häufigkeitsverteilungen für verschiedene Werte der Lebensdauer tex2html_wrap_inline14290. histtau

  figure5315
Abbildung: Theoretische Häufigkeitsverteilungen für verschiedene Werte der Lebensdauer tex2html_wrap_inline14290 für Temperaturen relativ zur Bulktemperatur.

Die Breite der Verteilung wächst mit zunehmender Lebensdauer stark an, wobei ihre Form erhalten bleibt. Denselben qualitativen Verlauf zeigen Histogramme der Temperaturverteilung auf der Ozeanoberfläche für verschiedene Windgeschwindigkeiten (Abbildung 8.18). histmess

  figure5322
Abbildung: Histogramme der Temperaturverteilung auf der Ozeanoberfläche für verschiedene Windgeschwindigkeiten.

Da sich (8.28) analytisch nicht lösen lä\3t, wurde versucht die Form der Verteilung durch eine einfache, analytische Funktion zu approximieren, welche an die Me\3werte angefittet werden kann. Dabei hat sich die Funktion
 equation5115
als geeignet erwiesen. Es handelt sich um eine Gau\3kurve mit Schwerpunkt bei der Temperatur tex2html_wrap_inline12324, die zur Temperatur tex2html_wrap_inline15462 hin nahezu linear abfällt. Diese Funktion wurde an verschiedene theoretische Temperaturverteilungen angefittet. Abbildung 8.19 zeigt einen Fit der Funktion (8.31) durch eine theoretische Häufigkeitsverteilung für tex2html_wrap_inline15464s. fittheo

  figure5328
Abbildung: Fit durch die theoretische Häufigkeitsverteilung für eine Lebensdauer tex2html_wrap_inline15464s.

Es zeigt sich dabei, da\3 zwischen der Breite tex2html_wrap_inline12464 der Fitkurve und der Lebensdauer tex2html_wrap_inline14290 der einfache Zusammenhang
 equation5128
besteht (Abbildung 8.20). Damit kann, bei Kenntnis des Wärmeflusses j, die Lebensdauer tex2html_wrap_inline14290 aus der Breite tex2html_wrap_inline12464 der gefitteten Verteilung berechnet werden. Über den Zusammenhang (4.69)
 equation5137
ergibt sich daraus direkt die Transfergeschwindigkeit für Wärme im Wasser. Diese kann nach (4.70)
 equation5143
in Transfergeschwindigkeiten beliebiger Gase mit bekannten Schmidtzahlen Sc umgerechnet werden.

sigmatau

  figure5335
Abbildung: Zusammenhang zwischen Breite tex2html_wrap_inline12464 der Fitfunktion (8.31) und der Lebensdauer tex2html_wrap_inline14290, die der Berechnung der theoretischen Häufigkeitsverteilung h(T) zugrunde liegt. Der gefittete Verlauf (8.32) ist als durchgezogene Linie eingezeichnet.


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Horst Haussecker
Tue Jan 14 19:32:36 MET 1997