3 Festeis und Festlandsabfluf
3.2 Abflufiegime sibirischer FlŸss
3.2.3 Abflußsumme
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994
Zeit [Monate] Zeit [Monate]
g . 4 l . I . .
. .
C . ..
i . 2 . . lg . 7 1 , ,
, , , I , , , , , , , , , , 11980 1982 19ö 1986 1988 1990 1992 1994 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994
Zeit [Monate] Zeit [Monate]
Abbildung 3.11: Zeitreihen der Anomalien des Abflusses [m3 s l ] von Lena am Pegel Kyu- sysur (oben links), Yana a m Pegel Ubileynaya (oben rechts), Indigirka am Pegel Vorontso- vo (unten links) und Kolyma am Pegel Kolymskaya (unten rechts) im Zeitraum 1979 bis 1994. Dargestellt sind die auf den Mittelungszeitraum (1979 bis 1994) bezogenen Abwei- chungen der Monatsmittel von den mittleren monatlichen Abflüssen der lineare Trend und das 95%-Prognoseintervall. Mann-Kendall-Trendtestwert (M/K): Lena (M/K = 1.13), Yana (M/K = 2.98), Indigirka (M/K = 0.78). Kolyma (M/K = 2.31). Datenquelle: GRDC.
Der anthropogene Einflufl (Begradigungen, Stauseen, Wasserentnahme) auf die hydrolo- gischen Verhältniss ist aufgrund der geringen Bevölkerungsdicht an den ostsibirischen Flüsse nach Dynesius und Nilsson (1994) an der Lena als moderat und an den anderen Flüsse als gering e i n z ~ s c h ~ t z e n .
3.2.3 Abflußsumme
Fiir den Festeisaufbruch vor den Mündungsgebiete ist nicht allein der Zeitpunkt des Eintreffens der Hochwasserwelle oder die Höh des einzelnen Abflu§maximum von Be- deutung. Vielmehr bestimmt im Zeitraum von Mai bis Juli die Abflufimenge mit ihren Eigenschaften, wie beispielsweise Wassertemperatur und Strömungsgeschwindigkeit die Ausdehnung der Süflwasserfahn auf dem Schelf und damit den Rückgan der Festeis- decke.
3 Festeis und Festlandsabff tifl
Tag im Jahr
160
K- 140 140
J2
120 1200 25 50 75 100 125 150 175200225 250275 300325350 Ta2 in1 Jahr
Tag im Jahr Tag im Jalii
Abbildung 3.12: Kumulierte Tagesabflu§summe [km3] einzelner Jahre von Lena (oben links), Yana (oben rechts), Indigirka (unten links) und Kolyma (unten rechts) iin Zeit- raum 1979 bis 1994. Die fettgedruckte Linie stellt die Zeitreihe der mittleren kumulierten Tagesabflu§summ dar. Maximale und minimale Abflußsuinme sind durch die Jahreszahl gekennzeichnet. Datenquelle: GRDC.
Beispielhaft sind in Abbildung 3.12 die Zeitreihen der k ~ m u l i e r t ~ e n Tagesabfiu§summe fü verschiedene sibirische Flüss im Zeitraum von 1979 bis 1994 dargestellt. Auffallend ist der starke Anstieg der Abflufisummen an Lena und Kolyma. Dagegen verlaufen an Yana und Indigirka die Anstiege der kumulierten Tagesabfl~iflsu~nmen. bedingt durch die geringe winterliche Schneedecke und gebietsspezifische Faktoren, flacher. Ungefäh 80%
des Jahresabflusses erfolgt in den Monaten Juni bis August. Die Lena ent,wässer bis Au- gust ca. 422 km3 Fluflwasser in die Lapt,ewsee. An Indigirka und Koly~na erreichen die mittleren kumulierten Abflu§suni~nei etwa 41 km3 bzw. 77 km3.
Die Abfluflsummen in den einzelnen Monaten von Mai bis September und ihre Standard- abweichungen sind in Tabelle 3.3 zusammengefafit. Die hohen Standardabweichungen im Mai sind auf den variierenden Zeitpunkt des Einsetzens der Hocl~wasserwelle zurück zuführen In der Laptewsee dominiert in allen Monaten der Fluflwassereintrag der Lena.
Zum Teil liegen die Abfluflsummen der Lena mehr als 90% übe den Abflüsse der iibri- gen Flüsse In der Ostsibirischen See überwieg der Flu§wassereintra von Indigirka und Kolyma im Vergleich zu den anderen Flüssen Dabei sind die Abflu§summe der Kolyma etwa doppelt so hoch wie die der Indigirka.
3.2 A bflufli-esime sibirischer Flüss
Tabelle 3.3: Mittelwerte (3) und Standardabweichungen (s) der Summen des Abflusses fü die Monate (Mai - September) an verschiedenen Pegeln im Zeitraum 1979 bis 1994, abgeleitet aus mittleren tägliche Abflüssen Khatanga (Khatanga), Anabar (Saskylakh), Olenek (7.5 km stromabwärt der Mündun des Pur), Olenek (Sukhana), Lena (Stolb), Lena (Kyusyur), Yana (Ubileynaya), Indigirka (Vorontsovo), Kolyma (Kolymskaya). Datenquelle:
GRDC, SHI.
Tabelle 3.4 beinhaltet die saisonale Verteilung [%] der mittleren Monatssummen (1979 bis 1994) des Abflusses, abgeleitet aus den mittleren tägliche Abflüsse an verschiedenen Pegeln im Untersuchungsgebiet. In den Wintermonaten entwässer nur die Lena und die Kolyma in die Laptewsee bzw. Ostsibirische See, An den anderen Flüsse beträg der Anteil am Jahresabflufl nur wenige Prozent.
Tabelle 3.4: Saisonale Verteilung der mittleren Monatssummen des Abflusses [%] an ver- schiedenen Pegeln im Zeitraum 1979 bis 1994, abgeleitet aus mittleren tägliche Abflüssen In Klammern ist der auf die Monate bezogene Anteil am Jahresabflufl dargestellt: Kha- tanga (Khatanga), Anabar (Saskylakh), Olenek ("7.5 km stromabwärt der Mündun des Pur), Olenek ("Sukhana), Lena ( 9 t o l b ) Lena (^Kyusyur), Yana (Ubileynaya), Indigirka (Vorontsovo), Kolyma (Kolymskaya). Die mittleren Jahressummen wurden fü den Zeit- raum 1979 bis 1994 aus den mittleren tägliche Abflüssen fü den langjährige Mittelwert aus den mittleren monatlichen Abflüsse abgeleitet. Datenquelle: GRDC, SHI.
Fluà Anteil am JahresabfluB
[%I
Mittlere JahressummeWinter Frühjah Sommer Herbst 1979 bis 1994 langjähri Bezugszeitraurn: '1982-1991, 1980-1994, g1979-1992
3 Festeis und FestJandsab§u
Die in die westliche Laptewsee entwässernde Flüss haben mit Ausnahme der Khatanga mit übe 50% den gröfite Anteil am Jahresabflufi im Juni. An den weiter ostwärt ge- legenen Flüsse Lena, Yana, Indigirka und Kolyma werden auch in den Sommermonaten (Juli bis August) hohe Abflufisummen gemessen. Der Jahresabflufi der in die Laptewsee entwässernde Flüss beträg im langjährige Mittel ca. 700 km3 (0.022 Sv). Davon ent- fallen etwa 75% auf die Lena. In der Ostsibirischen See beträg die Jahressumme des Flufiwassereintrages rund 150 km3. Zur Ergänzun sei darauf verwiesen, da die meteoro- logischen Jahreszeiten in arktischen Gebieten (s. Tabelle 3.4) durch eine unterschiedliche Anzahl von Monaten gepräg sind. Zur Verdeutlichung sind in den Klammern die auf die Monate bezogenen Anteile des Abflusses am Jahresabflufl zusammengestellt.
4 Festeismodell
4 Festeismodell
In diesem Kapitel werden zunächs die Struktur des eindimensionalen Festeismodells und alle fü das Schmelzen des Festeises relevanten thermodynamischen Prozesse erläuter (Kapitel 4.1). In Kapitel 4.2 werden neben den atmosphärische Antriebsgröaen abgelei- tet aus den Reanalysen des ECMWF und der NCEPINCAR, alle im Festeismodell verwen- deten Parametrisierungen zur Berechnung der Energiebilanzkomponenten vorgestellt. Es werden mehrere Parametrisierungsansätz fü einzelne Terme der Energiebilanzgleichung sowie Antriebsdatensätz der NCEPINCAR- und ECMWF-Reanalysen miteinander ver- glichen und deren Auswirkungen auf die Modellergebnisse untersucht (Kapitel 4.3). An- hand dieser Sensitivitä.tsstudie könne die optimalen Parametrisierungen gewähl wer- den, um eine möglichs realistische Simulation der zeitlichen Verläuf der Festeisdicken in den ostsibirischen Randmeeren zu erreichen.