Gasaustausch an der Wasseroberfläche: Experimente mit Rüttelgitterturbulenz und kombinierter Particle-Image-Velocimetry / Laser-Induced Fluorescence (PIV/LIF) Meßtechnik sowie Modellentwicklung zur Vorhersage von Gasaustauschprozessen an natürlichen Gewäs

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Der Gasaustausch an der Oberfläche natürlicher Gewässer ist sowohl für geochemische Stoffkreisläufe als auch für den Transport und die Umwandlung anthropogener Schadstoffe, welche die Wasserqualität beeinflussen, ein wesentliches Element. Maßgebend für den Gastransfer sind Konzentrationsunterschiede zwischen Wasser und Luft sowie die strömungsmechanische Wechselwirkung zwischen molekularen Prozessen nahe an der Grenzfläche und der großräumigen Turbulenz im Wasserkörper. Ziel des Forschungsprojektes ist es, ein detailliertes und mechanistisch fundiertes Verständnis des räumlichen und zeitlichen Gasaustauschprozesses an der scherungsfreien Oberfläche eines turbulenten Wasserkörpers zu erhalten. Das geschieht durch die simultane und hochauflösende Messung der zweidimensionalen Konzentrations- und Strömungsfelder und der Oberflächenposition. In der hier beantragten Phase I des Projekts wird zunächst die experimentelle Methodik (PIV/LIF) entwickelt. In anschließenden Versuchsserien wird, bei vorwiegend glatter Oberfläche, durch Korrelation der getrennt und simultan erfaßten Konzentrations- und Geschwindigkeitsfluktuationen das momentane Massenflußfeld in der Vertikalebene normal zur Wasseroberfläche evaluiert.