folgt: 3.3 Fazit hinauf: 3. Turbulenzkollaps vorher: 3.1 Aussagen von WINTERWERP

3.2 Skepsis

Skepsis ist angebracht, ob die Turbulenz im realen Ästuar tatsächlich vollständig kollabieren kann. Diese Skepsis fußt auf folgenden Überlegungen:

Turbulenz geht im Gewässer mit einer charakteristischen, gut sichtbaren Kräuselung der Oberfläche einher. So, wie WINTERWERP [142] den Turbulenzzusammenbruch vorhersagt, hat die Strömung eine deutlich erkennbare Geschwindigkeit^3.2, die durch den Wegfall der turbulenten Reibung noch ansteigen müsste. Die Wasseroberfläche im Ästuar wird von den seefahrenden Berufsgruppen seit Jahrhunderten täglich aufmerksam beobachtet. Wenn es im Ästuar Stellen gäbe, wo eine schnelle Strömung mit einer eigentümlich glatten Wasseroberfläche zusammenfiele, wäre es wahrscheinlich, dass dies von seefahrenden Menschen schon einmal beobachtet und beschrieben worden wäre. Voraussetzung für die Sichtbarkeit des Turbulenzkollapses an der Wasseroberfläche ist aber Windstille.

ETLING [33] weist aufgrund von theoretischen Überlegungen und Laborexperimenten darauf hin, dass auch in der stabil geschichteten Atmosphäre ein Turbulenzkollaps existieren müsste. Entprechende Messungen in der Natur, die solche kollabierende Turbulenz zweifelsfrei beweisen, sind bisher nicht bekannt geworden. Sowohl ETLING [33] als auch WINTERWERP [142] beziehen sich bei den angeführten Naturmessungen auf Vertikalprofile. Deshalb können andere Ursachen als ein Turbulenzkollaps für die Messwerte nicht ausgeschlossen werden.

Desweiteren begründet sich die Skepsis aus den von [142] verwendeten Modellannahmen:

• Die im vertikalen 1D-Modell angesetzte Gleichförmigkeit tritt im Ästuar nicht auf. In dem von WINTERWERP vorgestellten Fall benötigt der Zusammenbruch länger als 1000 Minuten. Dabei hat das Wasser eine Strecke von mehr als 12 Kilometern zurückgelegt. Die Geometrie realer Ästuare ist entlang einer derart langen Strecke nicht gleichförmig.
• Das verwendete -Turbulenzmodell ist nur für turbulente REYNOLDS-Zahlen größer als 60 gültig. In Situationen, in denen die Turbulenz so weit zurückgeht, dass die turbulente Viskosität kaum größer als die molekulare Viskosität ist, verliert das Modell seine Gültigkeit. Das Problem wird in [142] beschrieben.
• Es ist die Frage zu stellen, ob das numerische Verfahren mit der Extremsituation einer zusammengefallenen Konzentrationsverteilung nicht überfordert ist. Da WINTERWERP eine konstante Sinkgeschwindigkeit verwendet, sammelt sich das gesamte Sediment im Fall des berechneten Zusammenbruchs in der untersten Zelle, ohne die Lutocline darstellen zu können.

Darüber hinaus geht WINTERWERP davon aus, dass das k--Turbulenzmodell den turbulenten Impulsaustausch unterschätzt. Er stützt diese Vermutung auf die Untersuchung von SIMONIN et al. [120], bei der Experimente an einer stabil dichtegeschichteten ebenen Scherschicht mit numerischen Berechnungen verglichen wurden. Hierbei ist die Frage zu stellen, ob eine freie Scherschicht eine geeignete Vergleichssituation für den in Sohlnähe und daher vermutlich von der Wand beeinflussten Turbulenzkollaps ist. Der Vergleich zwischen Messung und Berechnung [120] zeigt zudem, dass der rigid-lid Ansatz des Berechnungsverfahrens das im Experiment auftretende Wasserspiegelgefälle nicht erfassen kann. der Versenkung verschwunden. folgt: 3.3 Fazit hinauf: 3. Turbulenzkollaps vorher: 3.1 Aussagen von WINTERWERP