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Langzeitige Änderung des Salzgehaltes in der Unterweser

Long-time changes of salinity in the lower Weser

Variation sur une longue période du taux de salinité du cours inférieur de la Weser (Unterweser)

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Deutsche Hydrografische Zeitschrift Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Anhand hundertjähriger Meßreihen wurden langfristige Salzgehaltsänderungen in der Unterweser und ihre möglichen Ursachen untersucht. Dabei wurde angestrebt, die natürlichen und die anthropogenen Einflüsse auf den Salzgehalt zu trennen. Trotz des unvollständigen Datensatzes konnten der Einfluß des Einzugsgebietes und Salzgehaltsschwankungen des angrenzenden Meeresgebietes nahezu eliminiert werden. Wegen der langzeitigen Änderungen der Gezeiten in der Nordsee waren genaue Aussagen über die Auswirkung der in den letzten hundert Jahren in der Unterweser durchgeführten Baumaßnahmen auf den Salzgehalt nicht möglich. Unsere Ergebnisse geben Hinweise für moderne Meßnetze zur Bestimmung der Wasserqualität.

Summary

Ever since construction has altered the estuary of the Weser River to make it more navigable, regular water samples were collected at several stations along the river (Fig. 1). Salinities were determined in order to assess possible changes as a consequence of the engineering activities. For almost 100 years the sampling scheme remained unaltered. Today this unique data set (Fig. 3) is of more than local interest. Whereas drastic changes of tidal phenomena are obvious from tidal gauge measurements (Fig. 2), natural fluctuations of salinity hide respective changes of the salinity distribution.

We have tried to separate the natural from the man-made fluctuation of salinity using two simple models to eliminate known causes of natural fluctuations. Difficulties encountered were the incompleteness of the data set and the absence of data averaged over cross sections. Nevertheless it was possible to eliminate, approximately, the influence of the catchment area and salinity variations of the adjacent sea.

Salinity variations as a consequence of the engineering works depend on the quantity\(K = H^2 /(\bar A \cdot \zeta _0 )\), whereH is the depth of a cross-section with area\(\bar A\) averaged over the tides, and 2\(\zeta _0 \)is the tidal elevation. Because of long-term changes of the tides in the North Sea, it was not possible to isolate the influence of the engineering works.

Conclusions include consequences for modern sampling strategies to determine trends of water quality.

Résumé

Des séries de mesures effectuées depuis une centaine d'années ont permis d'examiner les variations sur une longue période du taux de salinité du cours inférieur de la Weser et leurs causes possibles. Cette étude s'est efforcé de distinguer les effets naturels des effets anthropogènes sur le taux de salinité. Malgré les données incomplètes, l'influence du bassin de drainage et des variations de salinité des zones maritimes limitrophes a pratiquement pu être éliminée. En raison des modifications du régime des marées en Mer du Nord sur une longue période, il n'a pas été possible de formuler des commentaires précis quant à l'impact sur la salinité des travaux de construction entrepris ces 100 dernières années du cours inférieur de la Weser. Les résultats de nos études fournissent des indications utiles pour la mise en place de réseaux modernes de mesure destinés à déterminer la qualité de l'eau.

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Abbreviations

\(\bar A\) :

Querschnitt des Ästuars bis zum Mittelwasser

B :

dimensionslose Konstante im Austauschkoeffizienten

D :

Austauschkoeffizient,\(D = B \cdot {\text{2}}\eta _0 \cdot U_0 \)

F :

Flushing-Zahl,\(F = \frac{1}{{2 \cdot B \cdot \omega \cdot L}} \cdot K \cdot R\)mit\(K = H^2 /(\bar A \cdot \zeta _0^2 )\)

H :

Tiefe des Querschnittes\(\bar A\)

L :

Länge des Ästuars

M :

Gesamtwassermenge in einem Querschnittsvolumen mit Einheitslänge im Ästuar,M=m m+m o

m m :

Meerwassermenge in einem Querschnittsvolumen mit Einheitslänge im Ästuar

m o :

Oberwassermenge in einem Querschnittsvolumen mit Einheitslänge im Ästuar

R :

Festlandabfluß

S :

Salzgehalt an einer Schöpfstelle

S o :

Salzgehalt des Oberwassers

S s :

Salzgehalt des Meerwassers

S m :

Salzgehalt an einer Schöpfstelle ohne Oberwasseranteil

\(\bar S_m \) :

zeitlich über den Gezeitenzyklus und räumlich über den Querschnitt gemittelter Salzgehalt ohne Oberwasseranteil

\(\bar u\) :

zeitlich über den Gezeitenzyklus und räumlich über den Querschnitt gemittelte Strömungsgeschwindigkeit

U o :

Amplitude der Gezeitenströmung

\(2\eta _o \) :

zurückgelegte Entfernung eines Wasserteilchens während einer Tide

x :

Ortskoordinate

\(\Phi _m \) :

advektiver Salzfluß,\(\Phi _m = R \cdot \bar S_m \)

λ:

normierte Ortskoordinate, λ=x/L

ω:

Frequenz der Gezeitenwelle

ϱ:

Dichte des Wassers

\(2\zeta _0 \) :

Tidenhub

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Author notes

  1. Iris Grabemann & Gunther Krause

    Present address: Institut für Meeresforschung, Am Handelshafen 12, 2850, Bremerhaven 1

  2. Gerold Siedler

    Present address: Institut für Meereskunde, Düsternbrooker Weg 20, 2300, Kiel 1

Authors and Affiliations

    Authors
    1. Iris Grabemann
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    2. Gunther Krause
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    3. Gerold Siedler
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    Grabemann, I., Krause, G. & Siedler, G. Langzeitige Änderung des Salzgehaltes in der Unterweser. Deutsche Hydrographische Zeitschrift 36, 61–77 (1983). https://doi.org/10.1007/BF02313285

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