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Das Zürichseejahr
Die wichtigsten Vorgänge im See wiederholen sich jedes Jahr mit grosser Regelmässigkeit, da die Sonneneinstrahlung ihre wesentliche treibende Kraft ist. Dagegen sorgen kurzfristig wirksame, veränderliche meteorologische Erscheinungen, vor allem die Windverhältnisse, für 'Unregelmässigkeiten' im Seegeschehen. Im Jahresverlauf lassen sich mehrere, klar definierte Phasen unterscheiden:
Das Seejahr aus: Gammeter, S., R. Forster & U. Zimmermann (1997):
Limnologische Untersuchung des Zürichsees 1972-1996.
WVZ, 62 S.
Die wichtigsten Vorgänge im See wiederholen sich jedes Jahr mit grosser Regelmässigkeit, da die Sonneneinstrahlung ihre wesentliche treibende Kraft ist. Dagegen sorgen kurzfristig wirksame, veränderliche meteorologische Erscheinungen, vor allem die Windverhältnisse, für 'Unregelmässigkeiten' im Seegeschehen. Im Jahresverlauf lassen sich mehrere, klar definierte Phasen unterscheiden:
Sommerstagnation
Die Sonneneinstrahlung und die durch den Wind zugeführte kinetische Energie sind die wichtigsten Faktoren, welche die physikalischen Bedingungen im Wasserkörper bestimmen. Die Strahlung wird im Wasser in Wärme umgewandelt und nimmt mit der Tiefe exponentiell ab. Das erwärmte Wasser an der Oberfläche ist leichter als das darunterliegende kältere, und schwimmt daher auf diesem. Die nächtliche Abkühlung setzt ebenfalls von der Oberfläche her ein. Das abgekühlte Wasser sinkt soweit in die Tiefe, bis es auf gleich warmes Wasser trifft. Da in der Zeit von März bis August die Erwärmung am Tag grösser ist als die nächtliche Abkühlung, wird der Temperaturunterschied zwischen der oberen, warmen und der darunterliegenden, kalten Schicht immer grösser. Auf diese Art entsteht in einer bestimmten Tiefe ein meist steiler vertikaler Temperatur- und damit Dichtegradient (die sog. ‘Sprungschicht’), der eine physikalische Trennung der unterschiedlich temperierten Wasserschichten bewirkt. Die oberhalb der Sprungschicht liegende Wassermasse heisst Epilimnion, die darunterliegende wird Hypolimnion genannt. Die Übergangszone im Bereich der Sprungschicht wird als Metalimnion bezeichnet.
Herbstteilzirkulation
Herbstteilzirkulation Mit zunehmender Abkühlung (längere Nächte!) gleicht sich im Herbst die Temperatur in der Vertikalen aus, bis die Dichteunterschiede so gering werden, dass ein immer grösserer Wasserkörper durch Windenergie umgewälzt werden kann. Die Geschwindigkeit dieses Vordringens der Umwälzung ist in erster Linie von der Temperaturabnahme im Herbst und von der Windenergie abhängig. In der Regel reicht die Mischungstiefe anfangs Dezember bis 30 m und anfangs Januar bis 60 m.
Winterstagnation
Winterstagnation Wasser erreicht seine höchste Dichte bei 4°C. Kühlt sich die Seeoberfläche in einem kalten Winter unter 4°C ab, so kommt es erneut zur Ausbildung eines Temperatur-Dichtegradienten. Die Dichteunterschiede sind jedoch viel geringer als im Sommer, so dass die Schichtung durch Windeinwirkung leicht wieder aufgehoben werden kann. Eine Eisdecke kann erst nach einer Abkühlung des ganzen Wasserkörpers auf 4°C und nachfolgend sehr kaltem und windstillem Wetter entstehen. Sie kann dann die Stagnation wesentlich verstärken. Eine Seegfrörni ist beim Zürichsee ein sehr seltenes Ereignis (erst dreimal im letzten Jahrhundert: 1907, 1929 und 1963), und auch eine Winterstagnation tritt längst nicht jedes Jahr ein: Seit 1972 konnte nur in vier Wintern eine solche beobachtet werden (1981, 85, 86 und 87). Dies liegt daran, dass die Grundtemperatur des Zürichsees in der Regel über 4°C liegt. Nach mehreren warmen Wintern kann sie sogar bis auf 5°C ansteigen. Der Mittelwert aller seit 1936 gemessenen Temperaturen beträgt 4.29°C. Nachdem der Temperaturausgleich erreicht ist, muss das gesamte Seevolumen somit im Mittel noch um 0.3°C abgekühlt werden, bevor eine Winterstagnation eintreten kann.
Frühjahrszirkulation
Frühjahrszirkulation Nur bei ausgeglichener Temperatur von der Oberfläche bis zum Grund kann der See unter Windeinwirkung voll zirkulieren. Diese Phasen sind im Zürichsee sehr kurz, so dass ein Austausch der grundnahen Wassermassen nicht jedes Jahr stattfindet. Sofern die klimatischen Bedingungen günstig sind, erreicht die Zirkulation im Februar oder März auch an der tiefsten Stelle des Sees den Grund. Bei einer solchen 'Vollzirkulation' werden die während der Stagnationsphase entstandenen Konzentrationsgradienten ausgeglichen. Die dabei ins Hypolimnion gelangende Sauerstoffmenge bildet den 'Vorrat' für die nachfolgende Stagnationsphase. Gleichzeitig wird das ‘Nährstoff-Reservoir’ im Epilimnion mit den in Lösung verbliebenen Nährstoffen wieder aufgefüllt. Die Algen-Produktion bleibt jedoch während der Zirkulation gering, da die Organismen durch die zirkulierenden Wassermassen ständig wieder in den dunklen Bereich des Sees verfrachtet werden. Sobald sonniges, windstilles Wetter die Ausbildung eines stabilen Dichtegradienten und damit den Verbleib der Algen in Oberflächennähe ermöglicht, setzt eine Massenentfaltung von Kieselalgen ein. Die darunterliegenden Wassermassen können dabei durchaus noch weiter zirkulieren, so dass die höchsten Sauerstoffgehalte am Grund erst im April oder Mai erreicht werden.