Abstract:
In-Situ-Konzentrationsmessungen sind ein wichtiges Werkzeug in der Hydrologie. Die Ver-wendung entsprechender Geräte erlaubt die Aufnahme von hochfrequenten und gleichzeitig langfristigen Zeitreihen. Nitratkonzentrationen unterliegen in natürlichen Fließgewässern ta-geszeitabhängigen Schwankungen.
In dieser Arbeit werden Konzentrationsmessungen aus dem Rio San Francisco in Ecuador aus-gewertet. Ergänzt werden diese durch Wettermessungen und Pegelstandsmessungen aus dem gleichen Gebiet. Der Nitratdatensatz verläuft über etwa viereinhalb Jahre und enthält viertel-stündliche Messungen. Diese werden aufbereitet, gefiltert, und nach Tageszyklen hin unter-sucht. Zum Einsatz kommt dabei eine hierarchische Clusteranalyse mit Dynamic-Time-War-ping-Distanzen. Um Zusammenhänge der Zyklen mit den anderen Variablen aufzudecken, wird eine Lineare Diskriminanzanalyse (LDA) mit einer Variablenauswahl nach Wilks-Lambda durchgeführt. Zusätzlich werden unabhängig von Tageszyklen kurzfristige Residuen der Nit-ratkonzentration per multimodal normalverteiltem Mischungsmodell untersucht.
Die Clusteranalyse zeigt, dass es einen Cluster A mit einem regelmäßigen Tageszyklus sowie einen Cluster B mit unregelmäßigen Konzentrationsverläufen gibt. Die Trennung von A und B scheint mit der Lufttemperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit, dem Niederschlag, und dem Pe-gel zusammen zu hängen. Ein LDA-Modell mit den Tagesvariablen Pegelamplitude, Nieder-schlagssumme, und mittlere relative Luftfeuchtigkeit ordnet erfolgreich die meisten Tage dem Cluster A zu, versagt jedoch bei der Zuordnung in Cluster B.
Die Analyse mit dem Mischungsmodell ergibt keine eindeutigen Ergebnisse. Es scheint aber einen negativen Zusammenhang zwischen den Residuen der Nitratkonzentration mit der Luft-temperatur und der Globalstrahlung zu geben.
Die Ergebnisse dieser Arbeit entsprechen teilweise jenen, welche auch in der Literatur aufzu-finden sind. Der Tagesverlauf mit einem Maximum am Morgen und einem Minimum am Abend scheint typisch für Fließgewässer zu sein. Jedoch findet sich in den Daten kein Hinweis auf eine saisonale Verschiebung des Zyklus.
