Schmidt, W.: Der Verbrauch an Strömungsenergie im Meere.
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Winde auf 1 cm? Fläche ausgeübte Tangentialkraft — und Weg in der Zeiteinheit
— 4, i. die Geschwindigkeit c, der Wasseroberfläche, Die Tangentialkraft muß
nun gleich sein der durch (Schein-)Reibung hervorgerufenen Scherkraft in den
allerobersten Wasserschichten. Wir brauchen bloß die in die X-Richtung fallende
Komponente davon, da auch die Bewegung an der Oberfläche nur diese Richtung
besitzt; sie ist nach der Grundformel der Reibung gleich A SS, wenn man für z
Null einsetzt, also Aac,. Dies multipliziert mit der Verschiebung c, gibt die auf
1 cm? Oberfläche übertragene Arbeit und damit den gesamten sekundlichen
Energieaufwand in einer senkrechten Wassersäule von 1 cm* Querschnitt
W (co) = Aa 09’ = "VA 0 sin g, \
den gleichen Wert wie oben.
Im freien Meer gibt es -kaum eigentliche Triftströmungen, wohl aber in
Küstennähe. Hier entsteht, an die Oberfläche anschließend, ein Strömungssystem,
angenähert entsprechend obigem theoretischen Ansatz; weiter unten folgt eine
mehr oder weniger mächtige Schicht mit dem „Tiefenstrom“, der in allen Tiefen
mit gleicher Geschwindigkeit parallel der Küste fließt; am Grunde schließlich
bildet sich ein Strömungssystem aus, ähnlich dem an der Oberfläche, der „Bodenstrom“.
Energieverbrauch durch Scheinreibung findet nur in den beiden Schichten
mit Geschwindigkeitsgefälle, dem Oberflächenstrom und dem Bodenstrom, statt;
er wird in beiden, soweit der Austausch .übereinstimmt, ziemlich den gleichen
Betrag haben. .
Beispiele für derartige Triftströmungen entnehmen wir der Arbeit von
H. Thorade)‘), der die Verhältnisse eingehend behandelt und Beobachtungen in
der Kalifornischen Strömung, im Kanarenstrom und in den Strömungen längs
der Somaliküste verarbeitet hat, Er bestimmte zugleich die Größe des Austausches
A, und zwar ausgehend von Beobachtungen über den Windstau, aus
denen sich nach der Ekmanschen Theorie der Tangentialdruck des Windes bestimmen
ließ, ' Dieser letzte scheint aber einen zu niedrigen Wert zu haben,
denn er liegt bedeutend unter der Scherkraft, die als Wirkung der Scheinreibung
innerhalb der untersten Luftschichten folgt, und die sich fast ungeändert bis zur
Wasseroberfläche übertragen muß. Wir wollen uns aber trotzdem an jene Werte
halten, da in unseren Gleichungen VA vorkommt, die Erniedrigung also nicht so
sehr ins Gewicht, fällt.
# Thorade bezieht die Oberflächengeschwindigkeit des Triftstromes sowie
die Größe des Austausches A (bei ihm mit % bezeichnet) auf die in einigen
Metern über der Wasseroberfläche beobachtete Windgeschwindigkeit v (cm/sek).
Es ist danach für Windstärken bis etwa III Beaufort (v = rd. 500 cm/sek):
a = 102. 3
a) ag) A=1.02.10— v3,
für größere Windstärken:
b) = ir A=43-10—4 v2
V sin @
Wir setzen diese Werte in die Formel für den Energieverbrauch ein und erhalten
mit 9 = 1,025 und w = 7,29 - 10—
; —859.10—7 V/F- 2
a) W (00) = 5.9 10 Va Erg/cm®sek
b W (co) =2,9- 108 —— Erg/em®sek
VYsin P
Man berechnet damit folgende wegen der großen Abweichungen zwischen
Thorades Einzelwerten allerdings nicht besonders genau anzunehmende Werte:
Windgeschwindigkeit v 2 4 6 8 10 15 20 .m/sek
p= 10 | 0.8 4.5 15 35 69 230 550 Erg/em%ek
Breite { D = 40° 0.4 23 7.7 18 36 ‚120 _ 290 »
= 700 0.3 1.9 63 15 29 100 240 Y
1 Die Geschwindigkeit von Triftströmungen, Wissenschaftliche Beilage zum Jahresbericht der
Realschule in Eilbeck zu Hamburg 1913—1914.
