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Polski🦠 Eutrophierung
Interaktiver Simulator für die Eutrophierung von Seen: Phosphoreintrag, Algenblüten, Sauerstoffeinbruch und Fischsterben. Erkunden Sie Regimewechsel und Hysterese.
Über diese Simulation
Dieses Modell rechnet ein Fünf-Variablen-System gewöhnlicher Differentialgleichungen durch — Phosphor (P), Algenbiomasse (A), gelöster Sauerstoff (O), Fischbiomasse (F) und totes organisches Material (D) —, das schrittweise mit einem Runge-Kutta-Verfahren vierter Ordnung integriert wird. Die Phosphoraufnahme der Algen folgt der Monod-Kinetik, während Sauerstoff durch Reaeration nachgeliefert und durch Atmung sowie Zersetzung verbraucht wird. Steigt der Phosphoreintrag über eine Schwelle, kippt der See von einem klaren, sauerstoffreichen in einen trüben, sauerstoffarmen Zustand — und ein Zurückfahren des Eintrags führt nicht denselben Weg zurück, sondern erzeugt eine Hystereseschleife, die sich im Phasendiagramm verfolgen lässt.
🔬 Was gezeigt wird
Ein Seebecken steht neben Live-Balkenanzeigen für Phosphor, Algen, Sauerstoff und Fische sowie einem Eintrag-gegen-Algen-Phasendiagramm. Vier Regime — klar, Übergang, blühend und sauerstofffrei — sind farblich codiert und aktualisieren sich in Echtzeit.
🎮 Bedienung
Wählen Sie ein Startpreset (oligotroph, mesotroph, eutroph, kollabierend) und ziehen Sie an Phosphoreintrag, Fischbesatz (Fraßdruck) und Reaeration, um zu sehen, wie sich das Gleichgewicht verschiebt. Starkregen und Dürre lösen kurze Nährstoffschocks aus, die Simulationsgeschwindigkeit skaliert die Zeit, Pause/Reset steuern den Lauf.
💡 Wussten Sie schon?
Reale Todeszonen, etwa im Golf von Mexiko, können in einem einzigen Sommer über zehntausend Quadratkilometer erreichen — verursacht genau durch den Phosphoreintrag, den dieses Modell in einem einzigen Regler bündelt.
Häufig gestellte Fragen
Warum klärt sich der See nicht sofort wieder, wenn man den Phosphoreintrag senkt?
Abgestorbene Algen setzen sich als organisches Material ab, und sobald der Sauerstoff so weit sinkt, dass Phosphor schneller aus dem Sediment zurückgelöst als abgelagert wird, speist der interne Phosphorvorrat des Sees weiterhin Algenblüten — selbst nachdem der externe Eintrag gesunken ist. Diese verzögerte Rückkopplung erzeugt die im Phasendiagramm sichtbare Hystereseschleife.
Wann beginnen im Modell Fische zu sterben?
Die Fischbiomasse verliert durch eine konstante Grundsterblichkeit sowie einen sauerstoffabhängigen Term an Masse, der einsetzt, sobald der gelöste Sauerstoff unter 3 mg pro Liter fällt. Je weiter der Sauerstoff darunter fällt, desto schneller sterben Fische, weshalb das Regime auf „sauerstofffrei“ umspringt, sobald Sauerstoff oder Fischbiomasse ihren kritischen Wert überschreiten.
Was verändert der Reaerations-Regler wirklich?
Er skaliert, wie schnell Sauerstoff an der Seeoberfläche mit der Atmosphäre ausgetauscht wird und den gelösten Sauerstoff zurück in Richtung seines Sättigungswerts von 10 mg pro Liter zieht. Höhere Reaeration kann ein durch Algenatmung und Zersetzung verursachtes Defizit teilweise ausgleichen, kann eine Blüte aber nicht allein verhindern.
Warum verhalten sich Starkregen und Dürre anders als der Eintrags-Regler?
Starkregen fügt dem Phosphoreintrag einen vorübergehenden Impuls hinzu, der mit der Zeit abklingt, während Dürre den Konzentrationsfaktor auf den bestehenden Eintrag vorübergehend erhöht. Beide Effekte klingen exponentiell ab und bilden kurzfristige Wetterereignisse statt einer dauerhaften Änderung des Nährstoffmanagements ab.
Was misst die Hysterese-Flächenstatistik?
Es handelt sich um eine laufende Schuhbändel-Formel-Schätzung der Fläche, die von der Schleife im Eintrag-gegen-Algen-Phasendiagramm eingeschlossen wird. Eine größere Fläche bedeutet, dass der klare und der trübe Zustand stärker getrennt sind, sodass mehr Aufwand nötig ist, um den See nach einem Umkippen wieder in den klaren Zustand zurückzuführen.