Die Sommerstagnation ist der Zustand eines tieferen Sees, in dem erwärmtes Oberflächenwasser über kaltem Tiefenwasser liegt und die Sprungschicht dazwischen den Austausch unterbindet. Sie beginnt im Frühjahr, wenn die Sonne die obersten Meter aufheizt, und endet im Herbst mit der Vollzirkulation. Für den Taucher ist sie der Normalzustand der Tauchsaison.
Warum die Schichtung stabil wird
Nach der Darstellung des Umweltministeriums Baden-Württemberg liegt im Sommer über dem Tiefenwasser eine „über 20 Grad Celsius warme und bis zu 30 Meter mächtige Deckschicht“ — der Wert gilt dort für den Bodensee. Darunter fällt die Temperatur innerhalb einer „wenige Meter mächtigen Sprungschicht“ steil ab, in der Tiefenschicht „bis auf circa 4 Grad Celsius“. Den Grund nennt dieselbe Quelle ausdrücklich: „Bei dieser Temperatur hat das Wasser seine größte Dichte und ist deshalb schwerer als das Wasser der oberen Schicht.“
Damit ist die Schichtung kein Zufall, sondern eine Dichteschichtung. Der Wind kann die leichte warme Deckschicht durchmischen, das schwere kalte Tiefenwasser nicht anheben. Das Umweltministerium nennt diesen Zeitraum beim Namen: „Diese Periode der stabilen Schichtung wird als Sommerstagnation bezeichnet.“ Flachere Gewässer machen das nicht mit — Weiher und flache Seen „zeigen im allgemeinen keine über längere Zeit stabile Schicht“.
Die drei Schichten und ihre Temperaturen
Die deutschsprachige Wikipedia bezieht die Beschreibung auf Seen von mehr als zehn Metern Tiefe und ordnet den drei Schichten verschiedene Temperaturgänge zu. Das Epilimnion schwankt stark, „zwischen 4 °C und über 30 °C“, je nach Sonne, Lufttemperatur und Wind. Das Metalimnion ist die Zone des steilen Gefälles. Das Hypolimnion hält eine „tages- und jahreszeitlich unabhängige, mehrheitlich konstante Temperatur von 4 °C“. Als Dichtemaximum nennt dieselbe Quelle 3,98 °C, während die amtliche Darstellung auf 4 °C rundet.
Dass das Tiefenwasser nicht mehr mitmacht, ist der Kern der Sache: Das „kalte, dichte Tiefenwasser kann nicht mehr an der Zirkulation teilnehmen“, und die Durchmischung durch Wind reicht nur bis zur Unterkante der Deckschicht. Seen, die diesen Zustand zweimal im Jahr durchbrechen — im Frühjahr und im Herbst —, heißen dimiktisch; zwischen den beiden Zirkulationen liegen die Sommerstagnation und die Winterstagnation.
Was mit dem Sauerstoff geschieht
Hier wird die Stagnation für das Gewässer gefährlich. Das Umweltministerium Baden-Württemberg hält fest: „Während dieser Stagnationsperiode bleibt der Sauerstoffeintrag auf die Deckschicht beschränkt.“ Das Tiefenwasser „kann keinen Sauerstoff aufnehmen“ und lebt von dem Vorrat, mit dem es in die Stagnation gegangen ist. Gleichzeitig sinkt abgestorbenes Material aus den oberen Schichten hinab und wird dort unter Sauerstoffverbrauch abgebaut. Die deutschsprachige Wikipedia formuliert dieselbe Einbahnstraße kurz: „Die Versorgung mit Sauerstoff aus dem Epilimnion ist aber unterbrochen.“
Die Oberfläche hat das umgekehrte Problem. Nach dem Bayerischen Landesamt für Umwelt ist das Epilimnion „durch Photosynthese mit Sauerstoff übersättigt“, während das Hypolimnion nährstoffreicher Seen „im Sommer sehr sauerstoffarm“ wird. Die beiden Schichten driften über den Sommer auseinander, und je länger die Stagnation dauert, desto weiter.
Wie weit die Zehrung geht, entscheidet der Nährstoffgehalt
Das Bayerische Landesamt für Umwelt ordnet die Sommerstagnation deshalb direkt dem Trophiegrad zu: „Der Nährstoffgehalt eines Sees hat vor allem während der Sommerstagnation Auswirkungen.“ In nährstoffarmen Seen ist „am Ende der Sommerstagnation auch in den tiefen Schichten noch ausreichend Sauerstoff vorhanden“. In mesotrophen Seen ist die Sättigung niedriger, aber noch vorhanden. In eutrophen Seen wird das Hypolimnion sehr sauerstoffarm, und der Grund trägt eine anaerobe Faulschlammschicht. In hypertrophen Seen ist der Sauerstoff bis zum Ende der Sommerstagnation „weitgehend aufgebraucht“.
Das Umweltministerium Baden-Württemberg nennt für nährstoffreiche Seen den Endzustand: Es „kann es dagegen zu völligem Sauerstoffschwund in der Tiefenschicht kommen“, mit Fischsterben und Nährstofffreisetzung aus dem Sediment als Folgen. Nährstoffarme Seen haben dagegen mehr Vorrat als Verbrauch.
Was der Taucher davon merkt
Für die Tauchpraxis hat die Sommerstagnation drei sichtbare Seiten. Der Temperatursprung an der Sprungschicht ist der offensichtlichste; er liegt an einer bestimmten Tiefe und bleibt über Wochen dort. Die Sicht ist oberhalb und unterhalb verschieden, weil in der Deckschicht das Plankton lebt — die deutschsprachige Wikipedia hält sogar fest, dass sich das umkehrt: „Deshalb beobachtet man nach der Ausbildung einer Sprungschicht einen Rückgang der Phytoplanktonmasse im Epilimnion“, weil die Nährstoffe aus der Tiefe nicht mehr nachkommen. Und das Leben am Grund wird im Hochsommer spärlicher, je nährstoffreicher der See ist.
Als Tauchlehrer plane ich Seetauchgänge im August deshalb anders als im Mai: Der Anzug richtet sich nach der Temperatur unterhalb der Sprungschicht, nicht nach der am Steg, und in einem bekannt nährstoffreichen Baggersee oder Steinbruchsee lohnt es nicht, tief nach Leben zu suchen. Im Herbst kehrt sich das um — die Abkühlung der Oberfläche beendet die Schichtung, und nach der Vollzirkulation ist der See bis zum Grund wieder sauerstoffreich. Dieselbe Abkühlung bringt dann allerdings die Trübung, die die Durchmischung aufwirbelt.
Wie sie endet
Das Umweltministerium Baden-Württemberg beschreibt das Ende sachlich: „Die im Herbst einsetzende Abkühlung gleicht die Temperaturunterschiede zwischen den Wasserschichten allmählich aus.“ Erreicht der ganze Wasserkörper eine einheitliche Temperatur von „4 bis 5 Grad Celsius“ und damit eine einheitliche Dichte, können die Herbst- und Winterstürme ihn bis zum Grund durchmischen und Sauerstoff eintragen. Die deutschsprachige Wikipedia setzt den Auslöser an derselben Stelle an: Bricht die Thermokline infolge der Abkühlung des Oberflächenwassers zusammen, ist wieder Vollzirkulation möglich.
Quellen
- Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg: Stehende Gewässer — Benennung der Sommerstagnation, Mächtigkeit und Temperatur der Schichten am Bodensee, Dichtemaximum bei 4 °C, Beschränkung des Sauerstoffeintrags auf die Deckschicht, Sauerstoffschwund in nährstoffreichen Seen, Ende der Schichtung bei 4 bis 5 °C
- Bayerisches Landesamt für Umwelt: Wie ist ein See gegliedert? — Sauerstoffzustand am Ende der Sommerstagnation nach Trophiegrad, Übersättigung des Epilimnions, Faulschlamm im eutrophen See
- Wikipedia: Ökosystem See — Temperaturspannen der drei Schichten, Dichtemaximum 3,98 °C, Zehn-Meter-Grenze, dimiktische Seen, Unterbrechung der Sauerstoffversorgung, Rückgang des Phytoplanktons nach Ausbildung der Sprungschicht
Zur Quellenlage: Die beiden tragenden Darstellungen sind amtliche Veröffentlichungen deutscher Umweltbehörden und stimmen in Schichtung, Sauerstoffverlauf und Ende der Stagnation überein. Die Zahlen zur Mächtigkeit und Temperatur der Schichten stammen vom Bodensee und sind nicht auf jeden See übertragbar; eine allgemeine Angabe zur Tiefe der Sprungschicht enthält keine der Fundstellen, weshalb der Eintrag keine nennt. Die Temperaturspannen der drei Schichten und die Zehn-Meter-Grenze stehen nur in einem Wiki. Eine limnologische Lehrbuchfundstelle liegt dieser Darstellung nicht zugrunde. Zur Dauer der Sommerstagnation in Wochen oder Monaten machen die Quellen keine Angabe. Die drei Punkte unter „Was der Taucher davon merkt“ und die Hinweise zur Tauchgangsplanung sind Tauchlehrererfahrung, keine Quellenangabe.
