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Sorry für die kurze Antwort, habe derzeit zu wenig Zeit. Eigentlich lernt man das für CMAS * (zumindest in meinem Verein )

Wasser hat eine Dichteanomalie (am schwersetn bei 4 Grad Celcius). Bei dimiktischen Seen (die meisten, aber nicht der Bodensee (monomiktisch)) haben als Folge davon 4 Jahreszeiten:

"Sommer": Oben warm, unter kalt; Wasser wird durch unterschiedliche Dichte scharf getrennt (einfach erklärt); Sprungschicht
"Herbst: Wasser oben kühlt ab, kéine Dichteunterschiede zwischen oben und unten; kommt nun ein Wind, kann der gesamte Wasserkörper durchmischt werden, ähnlich einer Walze. Keine Sprungschicht!

"Winter": Wasser kühlt oben weiter ab, kann oben gefrieren. Eis schwimmtoben (Dichteanomalie, das wärmste Wasser unten (4 Grad C), zwischen oben und unten bildet sich wegen der geringen Tempdifferenz keine explizite Sprungschicht wie im Sommer aus, ansonsten könnte das ebenso passieren:

"Frühling": Wasser erwärmt sich oben, tiefes und flaches Wasser haben dieselbe Wassertemp. alles analog zu "Herbst"

Hoffe, Dir damit geholfen zu haben. Viellecht kann Dir einer der Leser schnell noch die richtigen Links geben...

HolgerS

Unsere Seen weisen in tieferen Schichten fast immer eine erheblich von der Oberflächenschicht abweichende Temperatur auf.

Der jahreszeitliche Wechsel der Wassertemperaturverhältnisse verläuft im allgemeinen so:
Im Winter verhindert eine Eisdecke die Einwirkung des Windes und die damit verbundene Durchmischung des Wassers. Dicht unter der Eisdecke befindet sich eine Wasserschicht von annähernd 0°C. Nach wenigen Tiefenmetern steigt die Temperatur sprunghaft auf +4°C an , und bleibt konstant bis zum Grund. Die Grenze zwischen diesen beiden Wasserschichten verschiedener Temperatur wird als Sprungschicht bezeichnet.

( Im Gegensatz zu anderen Flüssigkeiten, dehnt sich Wasser bei Erwärmung nicht immer aus. Wasser besitzt bei 4°C (also bei 277,16 K) seine größte Dichte. Zwischen 0°C und 4°C zieht es sich bei Erwärmung zusammen, erst oberhalb von 4°C dehnt es sich aus. Dieses Phänomen wird als "Anomalie des Wassers" bezeichnet.)

Der oben beschriebene Vorgang wird als Winterstagnation bezeichnet, mit einer weit oben liegenden Sprungschicht, und ist kaum ausgebildet.
Durch die Sonneneinstrahlung erwärmt sich das Eis und zerfließt, die Wassertemperatur steigt an. Sobald die Wassertemperatur sich der bisher kälteren Oberflächenschicht und der Tiefenschicht angleicht und somit die Dichte der beiden Schichten gleich ist, kann der Wind die gesamte Wassermenge leicht durchmischen. Dieser Vorgang ist als Frühjahrszirkulation bekannt.
Während des Sommers wird die Oberfläche weiter erwärmt, das Wasser wird leichter als die Tiefenschicht und weiter mit dieser vermischt. Trotz des langsamen Vorrücken der wärmeren Oberflächenschicht in tiefere Schichten wird eine völlige Durchmischung durch die Sprungschicht verhindert. Sofern der See genügend tief ist trifft man stets auf eine Grundtemperatur von +4°C an ( Sommerstagnation ).
Im Herbst kühlt die Oberfläche wieder ab, bis die Temperatur und die Dichte der Tiefenschicht angepasst ist. Nun ist wieder eine starke Durchmischung durch die Herbststürme möglich ( Herbstzirkulation )

@all
danke für die ausführlichen und interessanten erläuterungen.
die entstehung ist mir nun klarer, einiges habe ich aber noch nicht kapiert: unterschiedliche dichte und mechanische vermischung durch den wind okay, aber warum halten sich die sprungschicht - wie mit dem lineal gezogen - recht lange, oder anders gefragt: warum findet zwischen den schichten kein wärmeaustausch statt?
vielleicht muss ich hier besser "anscheinend kein wärmeaustausch..." schreiben.

denn auf den ersten blick würde ich meinen, dass die wärme recht _schnell_ von einer schicht zur anderen "wandern" (also entzogen werden) und damit die (sprung)schichten verändert/aufgelöst werden müssten...
... bis eben ein gleichgewicht erreicht ist.

Gruss,
Joel

Hallo joel,
Ein Wärmeaustausch findet natürlich tatsächlich statt, deshalb wird ja die wärmere Schicht im Sommer immer dicker. Der entscheidende Punkt ist, daß die Sprungschicht eigentlich in erster Linie eine scharfe Trennung nach Dichte macht (so wie bei Öl und Wasser). Innerhalb der Schichten ist ein Temperaturaustausch dann sehr viel leichter als zwischen den Schichten. Ein an der Sprungschicht von der kalten in die warme Schicht übertretendes Wassermolekül wird also ziemlich schnell auf das dortige Temperaturniveau gebracht.

Das Phänomen, daß Prozesse oft an recht scharfen Grenzlinien/-schichten stattfinden, lässt sich ja auch an anderer Stelle beobachten. z.B. bewirkt die Mauer und besonders die Dämmschicht eines Hauses (bevorzugt im Winter) auch einen relativ hohen Temperaturunterschied zwischen Außenluft und Innenluft. Dasselbe gilt in Bezug auf die Körpertemperatur des Menschen gegenüber der normalerweise kälteren Umgebungsluft.

Hallo frecher_Taucher,
Danke!
Joel