Download F50/51 Limnophysics - Physikalisches Institut Heidelberg

Contents
1 Motivation
5
2 Basics
7
2.1
2.2
Limnophysics
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Water density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.1.2
Stratication of lakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
2.1.3
Stability of a water column
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
2.1.4
Vertical mixing behaviour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
2.1.5
Oxygen content in lakes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
Radioactivity and radon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
2.2.1
Decay series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
2.2.2
Decay law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
2.2.3
Secular equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
2.3
Groundwater
2.4
Radon as a Tracer
2.5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2
How does radon get into the groundwater? . . . . . . . . . . . . . . . .
30
How does radon get into lake water?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
2.4.3
Henry's law . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
30
Lake Willersinnweiher
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.1
Mixing behaviour in the last years
2.5.2
Oxygen content in the lake
CTD probe
33
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
34
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
3.1.1
Design and functionality of the probe . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
3.1.2
A short introduction to the software of the probe . . . . . . . . . . . .
34
Radon measurement instrument RAD7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
3.2.1
How the RAD7 works
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
3.2.2
Manual of the RAD7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
42
43
Measurements at Lake Willersinnweiher near Ludwigshafen
5.1.1
Materials
5.1.2
Measurements at the lake
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
44
45
Measurements in the hydrology lab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
5.2.1
Groundwater measurement with the method RAD H2 0 . . . . . . . . .
48
5.2.2
Lake water measurement with the method RAD Aqua Plus
50
. . . . . .
6 Working tasks
6.1
32
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 Implementation
5.2
29
2.4.2
4 Questions
5.1
29
2.4.1
3 Measuring instruments and techniques
3.1
7
2.1.1
Limnological parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
54
3