Navigation und Service

Eis, Wärme, Temperatur

Ansprechpartner: Dr. U. Barjenbruch

Wärmehaushalt in Kanälen, Optimierung der winterlichen Schifffahrt

Der Wärmehaushalt eines Gewässers bzw. eines Kanals ist ein sehr komplexes Gebilde mit vielen Einflussparametern. In der warmen Jahreszeit nehmen der Kanal und der Kanalboden Wärmeenergie auf, die dann in der kalten Jahreszeit wieder an die Atmosphäre abgegeben wird. Die Schnelligkeit in dieser Wärmeabgabe im Zusammenhang mit der Größe des Wärmereservoirs (Gewässergröße) bestimmt auch letztendlich die Dicke der Eisschicht, die bei stärker anhaltendem Frost entsteht.

Ist das Gewässer offen, so wird die Wärmeabgabe hauptsächlich bestimmt durch die Parameter globale Strahlungsbilanz (Ein- und Abstrahlung), Lufttemperatur, Wassertemperatur, Temperaturschichtung im Gewässer, Wärmetransport im Gewässer und vom Gewässerboden, Wasserverdunstung, Windgeschwindigkeit, Niederschlag und Schneefall. Ist das Gewässer bzw. der Kanal mit einer Eisschicht bedeckt, so sind andere Faktoren ausschlaggebend, nämlich Eisdicke und Schneebedeckung (d.h. Wärmeisolationsvermögen), Strahlungsdurchlässigkeit der Eisschicht und Schneebedeckung, Wärmetransport im Gewässer und vom Gewässerboden, und die Windgeschwindigkeit (in schwacher Abhängigkeit).

Zwar verringert eine dickere Eisschicht auf dem Gewässer die Wärmeabgabe an die Atmosphäre drastisch und verhindert so ein weiteres schnelles Abkühlen, behindert aber die Schifffahrt erheblich und steht der Verkehrsfunktion der Bundeswasserstraßen entgegen. Zwischen diesen Gegensätzen muss ein optimaler Kompromiss gefunden werden, auch im Hinblick auf möglichst kurze Sperrzeiten der Bundeswasserstraßen unter einem sachgerechten Geräteeinsatz (Eisbrechstrategie).

Eis-Schredder fährt auf dem Main-Donau-KanalErprobung einer neuen Eisbrechtechnik am Main-Donau-Kanal zur Aufrechterhaltung einer winterlichen Schifffahrt

Eisstärkenvorhersage (in Zusammenarbeit mit dem Referat M2)

Zur Unterstützung der logistischen Planung in der Binnenschifffahrt und zur Optimierung der Eisbrechstrategie der WSV erarbeiten wir eine Eisstärkenvorhersage in folgenden Teilschritten:

  • Erarbeitung eines theoretischen Modells zum Abkühlvorgang des Wassers und des Eisstärkenwachstums unter Berücksichtigung der klimatischen und örtlichen Verhältnisse am Kanal
  • Computerprogramm zur Vorhersage der Eisdicke mit täglicher Einarbeitung der tatsächlichen Eisdicken (an ausgewählten Standorten) und den Prognosen (DWD) der klimatischen Verhältnisse in den nächsten Tagen
  • Untersuchung der Übereinstimmung der Vorhersage des Makroklimas (DWD) mit dem örtlichen Mikroklima, besonders an den eis-technischen Schwachstellen im Kanalnetz (Schleuse oder Bereiche, an denen der Kanal zuerst unpassierbar wird)
  • Überprüfung der Eisvorhersagen mit den tatsächlichen Eisdicken an ausgewählten Standorten einschließlich einer Optimierung des Modells. Hierfür entwickelt das Referat M4 ein operationelles Eisdickenmessgerät
  • Modell zur Vorhersage des optimalen Zeitpunktes zum Eisaufbruch unter Berücksichtigung einer längerfristigen Wettervorhersage in Abhängigkeit vom Gesamtwärmehaushalt des Kanals und der vorhandenen Eisdicken mit dem Ziel, den Zeitpunkt des Eisaufbruchs hierbei hinsichtlich möglichst kurzer Sperrzeiten zu optimierten

Diagramm mit den vorhergesagten EisstärkenErprobung einer einer mittelfristigen Eisvorhersage. Der Balken stellt die jeweils geschätzte Eisstärke dar.

Diese Seite

© 2017 BfG