Neben den bisher beschriebenen Zusammenhängen ergeben sich zur Parametrisierung des mittleren Transportes eines Tracers über die Grenzschicht weitere Grö\3en, die hier nur zusammenfassend vorgestellt werden sollen. Eine ausführliche Herleitung findet sich in [Jähne, 80].
Wie bereits in Abschnitt 4.5 beschrieben wurde, lä\3t
sich, aufgrund der Linearität der Transportgleichung, die
Transfergeschwindigkeit k des Gasaustausches definieren
(4.46):
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Sie verknüpft den Flu\3 j über die Grenzschicht der
Wasseroberfläche mit der Konzentrationsdifferenz zwischen
der obersten Wasserschicht und dem gut durchmischten
Wasserkörper, die sich unter den gegebenen Bedingungen
einstellt. Die Transfergeschwindigkeit beschreibt anschaulich
die Geschwindigkeit, mit der ein Tracer im Mittel über die Grenzschicht
transportiert wird.
Für Wärme als Tracer kann die Konzentrationsdifferenz durch
die Temperaturdifferenz ersetzt werden. Mit (4.2) ergibt
sich aus (4.62) die Transfergeschwindigkeit
für Wärme in Wasser
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wobei
den Wärmeflu\3 über die Grenzschicht bezeichnet.
Aus der Definition der Transfergeschwindigkeit ergeben sich zwei weitere Grö\3en, die den mittleren Austausch beschreiben: die Grenzschichtdicke und die Zeitkonstante.
Die Grenzschichtdicke
wird definiert als die
fiktive Dicke einer Wasserschicht, in welcher ein rein
diffusiver Transport stattfindet, wobei sich der
Konzentrationsgradient
bzw.
zwischen dem oberen und dem unteren Rand der Schicht einstellt:
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mit der Diffusionskonstanten D des jeweiligen Tracers.
Dies entspricht der Grenzschichtdicke nach dem Filmmodell
(Abschnitt 4.2.2).
Die Zeitkonstante
des Transportes über die
Grenzschicht ergibt sich mit (4.64) zu
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Sie entspricht anschaulich der Zeit, die ein Tracer benötigt,
um mit einer Geschwindigkeit k die Grenzschicht zu durchqueren.
Die Definitionen der Skalierungsparameter k,
und
hängen nicht von speziellen Modellvorstellungen ab. Sie ergeben
sich als mittlere Grö\3en zur Beschreibung des Nettotransportes
über die Grenzschicht der Wasseroberfläche und lassen keine
Aussage über die Gültigkeit der verschiedenen Modelle zu. So
entspricht z. B. die Zeitkonstante
der mittleren Lebensdauer
des Surface Renewal Modells und der Zeit, die im
Filmmodell ein Tracerteilchen zum Durchqueren der Grenzschicht
benötigt. Weiterhin sind die Parameter nicht unabhängig voneinander.
Sie hängen direkt über die Diffusionskonstante zusammen. Falls einer der
Parameter bekannt ist, lassen sich alle anderen daraus
berechnen. Dies führt zu mehreren Möglichkeiten, die
Transfergeschwindigkeit k des Gasaustausches zu bestimmen.