Die Sprungschicht ist die Wasserschicht, in der die Temperatur eines stehenden Gewässers auf kurzer Strecke stark abfällt. Sie trennt das warme Oberflächenwasser vom kalten Tiefenwasser und ist für Taucher in Seen und Steinbrüchen die auffälligste Grenze eines Tauchgangs: Innerhalb weniger Meter ändert sich die Temperatur so deutlich, dass man sie durch den Anzug hindurch spürt.
Wie die Schichtung zustande kommt
Ein tieferer See ist im Sommer nicht gleichmäßig temperiert, sondern in drei Stockwerke geteilt. Oben liegt das vom Wind durchmischte, sonnenerwärmte Epilimnion, unten das kalte Hypolimnion. Die deutschsprachige Wikipedia beschreibt das Metalimnion — die Sprungschicht — als die Übergangs-Wasserschicht zwischen diesen beiden und zieht die Grenze über den Temperaturverlauf: Im Metalimnion sinkt die Wassertemperatur durchschnittlich um mehr als ein Grad Celsius pro Meter Wassertiefe.
Dass sich die Schichten nicht von selbst mischen, liegt an der Dichte: Wasser ist bei rund vier Grad Celsius am schwersten, wärmeres Wasser ist leichter und schwimmt auf. Solange die Sonne von oben nachheizt und der Wind nur die obersten Meter umwälzt, bleibt die Trennung bestehen. Erst wenn sich das Oberflächenwasser im Herbst abkühlt, bricht die Schichtung zusammen und der See zirkuliert wieder durch.
Ein Hinweis für alle, die kleine Gewässer tauchen: Nach derselben Darstellung reicht das Metalimnion in den meisten kleineren Seen bis zum Seeboden, weil die Tiefe für die Ausbildung eines homogenen Hypolimnions nicht ausreicht. Es wird dort also nach unten hin durchgehend kälter, ohne dass sich unten noch eine gleichmäßig temperierte Schicht bildet.
Sprungschicht, Metalimnion, Thermokline — die Begriffe gehen auseinander
Wer nachschlägt, findet zwei verschiedene Sprachregelungen, und das sollte man wissen, bevor man sie gegeneinander ausspielt.
Das Kompaktlexikon der Biologie bei Spektrum und das Lexikon von wissen.de führen Thermokline, Sprungschicht und Metalimnion als Synonyme und beschreiben sie übereinstimmend als die Zone zwischen dem warmen Oberflächenwasser und dem kalten Tiefenwasser. Die Wikipedia trennt dagegen feiner: Sie nennt das Metalimnion die Sprungschicht und bezeichnet als Thermoklinen die starken Temperatursprünge innerhalb weniger Zentimeter, die sich darin mit relativ homogenen Lagen abwechseln.
Für den Tauchgang macht das keinen Unterschied — für einen limnologischen Text schon. Im Wasser fällt die feinere Lesart sogar auf: Der Temperatursturz kommt oft nicht als gleichmäßiges Abkühlen, sondern in ein, zwei scharfen Stufen.
Was der Taucher davon merkt
Die Sprungschicht kündigt sich an, bevor man sie erreicht. Weil sich Wasser unterschiedlicher Temperatur auch optisch unterschiedlich verhält, steht über der Grenze häufig eine flimmernde, schlierige Zone, durch die man wie durch heiße Luft über Asphalt blickt; dahinter wird es merklich dunkler und kälter. Das ist der Punkt, an dem eine Tauchlampe aufhört, Luxus zu sein.
Der Kältesprung selbst ist kein Nebeneffekt, sondern der eigentliche Planungsfaktor. Ein Nassanzug, der über der Sprungschicht ausreicht, kann darunter zu dünn sein; für längere Tauchgänge unter der Schicht ist der Trockentauchanzug im Binnengewässer die übliche Antwort. Wer die Grenze unterschätzt, holt sich eine Unterkühlung — und zwar nicht erst unten, sondern kumulativ über den ganzen Tauchgang.
Im Winter fehlt die Schichtung weitgehend: Das Kompaktlexikon der Biologie hält fest, dass dann entweder keine Thermokline vorhanden ist oder sie unmittelbar unterhalb der Eisfläche liegt. Unter dem Eis ist das Wasser also nach unten hin eher wärmer als kälter.
Warum die Reihenfolge kalt-warm die günstigere ist
DAN beschreibt in seiner Übersicht zu den Einflussfaktoren der Dekompressionskrankheit einen Zusammenhang, der für Seetauchgänge unmittelbar einschlägig ist: Ein relativ warmer Zustand während Abstieg und Grundzeit erhöht die Inertgasaufnahme — das entspreche einem tieferen oder längeren Tauchgang; Wärme während Aufstieg und Stopps fördert dagegen die Abgabe. Das ungünstigste Muster ist warm hinunter und kühl hinauf, das günstigste kühl hinunter und warm hinauf.
Ein Tauchgang unter die Sprungschicht bildet von selbst eher das günstige Muster ab. Aus meiner Sicht spricht viel dafür, das auch so zu planen: die Tiefe früh abarbeiten, den Aufstieg und den Sicherheitsstopp im wärmeren Wasser über der Schicht verbringen — und dabei nicht so weit auskühlen, dass man den ganzen Aufstieg fröstelnd zubringt.
Die Halokline als Gegenstück
Dieselbe Trennung gibt es nicht nur über die Temperatur. Als Halokline bezeichnet die Wikipedia die Übergangszone zwischen Wasserschichten unterschiedlichen Salzgehalts; beide sind Sonderfälle einer Dichtesprungschicht. Taucher begegnen ihr dort, wo Süßwasser über Salzwasser liegt — am bekanntesten in den Cenoten der Halbinsel Yucatán, wo die Grenze als scharfe, ölig wirkende Fläche im Wasser steht.
Quellen
- Wikipedia: Metalimnion — Definition, Abgrenzung zu Epilimnion und Hypolimnion, das Kriterium von mehr als einem Grad Celsius pro Meter, die Thermoklinen innerhalb der Schicht und der Befund zu kleineren Seen. Wiki-Quelle.
- Spektrum, Kompaktlexikon der Biologie: Thermokline — die synonyme Wortverwendung und die Angabe zum Winter.
- wissen.de: Sprungschicht — dieselbe synonyme Wortverwendung für Seen und Meere.
- DAN: Decompression Sickness — Contributing Factors — der Zusammenhang von Wärme, Gasaufnahme und Gasabgabe.
- Wikipedia: Halokline — Definition der Salzgehaltsgrenze. Wiki-Quelle; die Beschreibung der optischen Erscheinung in den Cenoten stützt sich auf Praktikerdarstellungen, nicht auf eine wissenschaftliche Fundstelle. Auch die herbstliche Vollzirkulation ist von den hier benannten Quellen nicht abgedeckt.