Wasserspiegel

Als Wasserspiegel bezeichnet man in Geowissenschaft und Technik die geglättete Form einer freien, weitgehend ungestörten Wasserfläche, wie sie sich unter dem Einfluss der Schwerkraft einstellt.

Wenn außer dem Luftdruck noch andere Kräfte wirken, treten Strömungen und Wellen auf. Durch Mittelung wiederholter Messungen über eine gewisse Zeit kann man die ungestörte Oberfläche bestimmen, die überall normal auf die Lotlinien steht. Bei anspruchsvolleren Aufgaben wird statt der Mittelung eine sogenannte Reduktion der Messdaten vorgenommen, wobei die störenden Kräfte mathematisch zu modellieren sind.

Ein derart geglätteter Wasserspiegel stellt eine Äquipotentialfläche dar, in der kommunizierende Gefäße exakt denselben Wert des Schwerepotentials haben.
Davon zu unterscheiden sind die Begriffe "Wasserstand" (s.unten) und Pegel.

Die betrachtete Wasserfläche kann die Oberfläche von Meeren (siehe Geoid) oder von Binnengewässern sein (Flüsse, größere Bäche, Höhlenwasser). Die Theorie der Äquipotentialflächen gilt aber auch in Laborgläsern oder in Rohrleitungen, wenn sie nicht unter Druck stehen und keine merkliche Adhäsion oder Reibung besitzen.

Idealisierte, glatt verlaufende Fläche

Während kleinräumig - etwa in der Labortechnik - nur geringe Einflüsse den Wasserspiegel stören (z. B. die Rand- und Oberflächenspannung), ist dies in freier Natur anders. Hier wird der Wasserspiegel als dynamischer Mittelwert einer idealisierten, glatt verlaufenden Oberfläche definiert und vor allem von folgenden Einflüssen abstrahiert:

• kurzperiodischer Wellengang (nicht hingegen von Perioden über ca. 1 Minute)
• Störungen durch Fahrzeuge und ihre allfälligen Staueffekte
• kurzfristigen Windeinflüssen wie Böen etc.
• bei lokalen Anwendungen eventuell von der Erdkrümmung ¹).

- Ausdrücklich NICHT wird über die Gezeiten gemittelt
- meist auch nicht über längerfristigen Windstau wie den Driftstrom und Kompensationsstrom in geschlossenen Meeren.
¹) Bei Berücksichtigung der Erdkrümmung - die auf 100 Meter bereits fast 1 mm ausmacht - wird aus einer horizontalen Tangentialebene eine Niveaufläche der Erde.

Unterschied Wasserspiegel - Wasserstand

Demgegenüber meint der Terminus "Wasserstand" etwas anderes:
a) bezieht er sich auf ein definiertes Bezugsniveau wie etwa das Normalnull oder den Adria-Pegel
b) kann ein Gefälle und daher ein Fließen existieren
c) werden einige der o.a. Mittelungen je nach Anwendung NICHT vorgenommen,
d) sodass sich der "Wasserstand eines Gewässers" zumindest mit den Gezeiten ändert - siehe Hoch- und Niederwasser, Ebbe und Flut.

Siehe auch

• Höhe
• Seehöhe
• Wasserhöhe
• Pegel (Wasserstandsmessung)
• Hochwasser
• Meeresspiegel