Vorlesung 5 "Verdunstung"

Question 1

Aus welchen zwei Teilprozessen setzt sich die Verdunstung zusammen?

Answer 1

• Evaporation
• Transpiration

Question 2

Was ist die Evaporation?

Answer 2

Als Evaporation wird die Verdunstung über freien Wasserflächen (Seen) sowie von vegetationsfreien Landflächen bezeichnet

Question 3

Was ist die Transpiration?

Answer 3

Bei der Transpiration handelt es sich um die Verdunstung über die Oberflächen von Pflanzen

Question 4

Was ist die Evapotranispration?

Answer 4

Bei hydrologischen Modellierungen wird die Evapotranspiration (als Zusammenfassung beider Prozesse) abgebildet.

Question 5

Für welche Aufgabenstellungen ist die Evapotranspiration eine ausschlaggebende Größe?

Answer 5

• Wasserhaushaltsbilanzierung
• Ermittlung des langjährigen Wasserdargebots
• Niederschlag - Abfluss Modellierung
• Wachstums- und Ertragsmodelle der Land- und Forstwirtschaft

Für diese Fragestellungen ist es notwendig, die (möglichst) exakte Größe der Evapotranspiration sowohl als Mittelwert für langanhaltende Prozessabbildungen sowie in hoher raumzeitlicher Auflösung zu bestimmen.

Question 6

Welche Faktoren sind entscheidend für die Verdunstung?

Answer 6

• der Dampfdruckgradient
• das Wasserdargebot
• das Energiedargebot

Question 7

Stelle die Wasserbilanz auf.

Answer 7

P + E + R + deltaW = 0. mit:
- P = Niederschlag
- E = Verdunstung
- R = Abflusshöhe (ober- und unterirdisch)
- deltaW = Wasservorratsänderung

Question 8

Stelle die Energiebilanz auf.

Answer 8

R_n + H + G + LE = 0, mit:
- R = Nettostrahlung
- H = fühlbarer Wärmestrom
- G = Bodenwärmestrom
- LE = latenter Wärmestrom

Question 9

Von welchen Faktoren ist die Verdunstung physikalisch abhängig?

Answer 9

• der Differenz des Dampfdruckes an der Oberfläche und dem Dampfdruck der oberflächennahen Luft
• der Energie, die an der Oberfläche zur Verfügung steht
• der Menge des Wasserdampfes, die in der Luft transportiert wird
• der Menge des Wassers, das an der Oberfläche vorhanden ist oder dahin transportiert wird

Question 10

In welche zwei Angaben zur Verdunstung wird unterschieden?

Answer 10

• Potentielle Verdunstung ETP
• Reale Verdunstung ETR

Es gilt: ETP >= ETR

Question 11

Was ist ETP?

Answer 11

Die potentielle Verdunstung ETP ist eine Rechengröße, die angibt, wie viel Wasser bei gegebenen meteorologischen Verhältnissen verdunsten würde, falls unbegrenzte Wassermengen zur Verfügung stehen.

Question 12

Was ist ETR?

Answer 12

Die tatsächliche oder reale Verdunstung ETR wird bei den vorhandenen Wassermengen und klimatischen Bedingungen (beispielsweise per Lysimeter) gemessen.

Question 13

Welche Versiegelungsstufen gibt es?

Answer 13

I: 10-50% Einfamilienhaus Siedlung
II: 45-75% Blockrandbebauung
III: 70-90% Städtische Bebauung
IV: 85-100% Innerstädtische Blockbauweise

Question 14

Was ist entscheidend für das Pflanzenwachstum in Abhängigkeit des Bodenfeuchtespeichers?

Answer 14

Entscheidend für das Pflanzenwachstum ist die nutzbare Feldkapazität.

nFK = FK - WP

Diese nutzbare Feldkapazität ist sehr stark abhängig von der jeweiligen Bodenart.

Question 15

Welche Methoden zur Verdunstungsermittlung gibt es?

Answer 15

• Wasserbilanzmethode (z.B. Verdunstungskessel, Lysimeter)
• Wasserdampfstrommethode
• Energiebilanzmethode

Question 16

Wie groß ist die spezifische Verdampfungswärme zur Umwandlung von 1kg Wasser in Wasserdampf?

Answer 16

2,498 * 10^6 J/kg

Question 17

Wie lautet die Energiebilanz zur Ermittlung der Verdunstungshöhe?

Answer 17

-LE = R_n + H + G, mit:
- LE: Latenter Wärmestrom
- R_n: Nettostrahlung
- H: fühlbarer Wärmestrom
- G: Bodenwärmestrom

Question 18

Wie berechnet sich der Tageswert der Verdunstung?

Answer 18

h_v = LE/L, mit L = 28,9 - 0,028*T

Question 19

Was ist die Penman Formel?

Answer 19

Die Formel von Penman gilt als die bekannteste und beste Näherungsformel für die potentielle Verdunstung.

W = ξQ+(1-ξ)ν(E_L - e_L), mit:

• ξ: temperaturabhängiger Faktor
• Q: Strahlungsbilanz
• ν: Einflussfaktor der Windgeschwindigkeit
• (E_L - e_L): Sättigungsdefizit der Luft

Question 20

Für was ist die Penman Formel gültig?

Answer 20

Die Penman Formel ist gültig für Flächen mit unbegrenzter Wasserzuführung (z.B. offene Wasserflächen)

Question 21

Was ist die Haude Formel?

Answer 21

Das Verfahren ermöglicht die Berechnung von Tages- und Monatswerten der potentiellen Evapotranspiration.

ET_PHHaude = f*(e_s(T) - e)_14 [mm/d], mit:
- e_s(T) - e: Sättigungsdefizit der Luft mit Wasserdampf in hPa zum Messzeitpunkt (14:30 MEZ)
- f = zeitvarianter Haudefaktor

Question 22

Was ist das Turc Verfahren?

Answer 22

Auf Basis der Messwerte der Lufttemperatur, der Sonnenscheindauer und der relativen Luftfeuchte erfolgt bei diesem Ansatz die rechnerische Ermittlung von Tageswerten für die potentielle Evapotranspiration.

ET_pTurc = 0,0031C(R_g + 209)* T/(T + 15), mit:
- R_g: GLobalstrahlung [J/cm^2]
- T: Tagesmittelwert der Lufttemperatur [C°]
- C: Faktor in Abhängigkeit der mittleren Luftfeuchte

Question 23

Unter welchen Bedingungen kann das Turc Verfahren NICHT angewendet werden?

Answer 23

Die Anwendung dieser Methode kann nicht bei negativen Tagestemperaturen erfolgen.

Question 24

Was ist die Wasserdampfstrommethode?

Answer 24

Diese Methode (die für den praktischen Einsatz ungeeignet ist) ermittelt die Verdunstungshöhe h_v durch die direkte Messung relativen Luftfeuchtigkeit in der Vertikalen sowie der Windgeschwindigkeit.
Das Ergebnis ist nur belastbar, wenn die Messgrößen in hoher zeitlicher Detaillierung (kurze Messintervalle) vorliegen.