Wasserfall

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Dieser Artikel beschreibt den Wasserfall in Fließgewässern; weitere Bedeutungen unter Wasserfall (Begriffsklärung)

Wasserfall eines Wildbaches (Muglbach).

Ein Wasserfall ist ein Abschnitt eines Fließgewässers (Fluss, Bach), an dem die Strömung, bedingt durch die Formung des Gesteinsuntergrundes, mindestens teilweise in freien Fall übergeht.

In der Vielfalt der Formen ist der klassische freie, senkrechte Absturz eher die Ausnahme. Meistens befinden sich gleitende Abschnitte in der Fallstrecke, die oft durch Bildung von Gumpen in stufige Absätze umgeformt werden. Je nach Steilheit der Talstufe können daraus treppenartige Kaskaden oder weitständige Abfolgen mehrerer Wasserfälle entstehen.

[Bearbeiten] Typische Merkmale von Wasserfällen

Ein idealtypischer Wasserfall vereint folgende Merkmale:

markant erhöhtes Gefälle auf mindestens 100 Prozent (45°; damit ist die vertikale Komponente größer als die horizontale)
Zerfall des Wasserkörpers und dessen teilweise Ablösung vom Untergrund
Spritz- und Weißwasser sind vorherrschend (Farbeffekt durch Lichtreflexionen an Grenzflächen Luft–Wasser)
charakteristische Geräuschentwicklung
ein mikroklimatisches Umfeld eigener Prägung

Bei Wasserfällen lassen sich verschiedene Abschnitte unterscheiden:

Beginn der Fallstrecke: möglicher Übergangsbereich zum eigentlichen Wasserfall (vgl. Stromschnelle)
Kopfzone: Bereich des Wasserfalls oberhalb der Fallzone, wo das Gewässer vom Fließen über das Schießen ins Fallen übergeht
Fallkante: mögliche klar definierbare Stelle in der Kopfzone des Wasserfalls, wo das Gewässer vom Fließen unmittelbar ins Fallen wechselt
Fallzone: Bereich des Wasserfalls zwischen der Kopf- und der Prallzone, wo das Wasser entweder frei, kaskadenartig oder schießend (gleitend) fällt
Prallzone: Bereich des Wasserfalls unterhalb der Fallzone, wo das fallende, schießende oder zerstäubte Wasser aufprallt und sich wieder zu einem Gewässer sammelt (Merkmale: Nässe oder hohe Feuchtigkeit, eingeschränkte Vegetation)
Gumpe: meist vorhandenes Tosbecken in der Prallzone des Wasserfalls mit starker Tiefenerosion
Auslauf der Fallstrecke – möglicher Übergangsbereich zum normalen Wasserlauf, stromschnellenartig mit Auskolkungen.

Ein Wasserfall ist ein Ort besonders aktiven Naturgeschehens. Je nach Größe wirkt das Wasser unterschiedlich stark auf seine Umgebung ein. Das Prozessgefüge eines Wasserfalls kann beschrieben werden unter anderem anhand

der Energieumsätze (Wasserführung x Fallhöhe)
der Strömungs- und Reibungsvorgänge (beispielsweise Kavitation oder Ionisierung der Luft („Wasserfallelektrizität“))
der Kolkbildung am Fuß des Wasserfalls
der vermehrten Frostsprengung an Felsen im Gischtbereich
der Windwirkung der Wasserfallwinde, einem lokalen Windsystem (Radialwind), ausgelöst durch die Abwärtsbewegung des fallenden Wassers
der erhöhten Luftfeuchte

Das Naturgeschehen des fallenden Wassers ist vorwiegend Forschungsgegenstand der Physik (z.B. Strömungsmechanik) und auch der Hydrologie; die Formungsgeschichte, also die Veränderungen des Wasserfalls im Laufe der Zeit und ihre Regelhaftigkeiten, sind Gegenstand der Geomorphologie.

[Bearbeiten] Begriff und Abgrenzung

wasserfallähnlich gestaltete Brunnenanlage, Carolus Thermen, Aachen

Der allgemeinsprachliche, etwas unscharfe Begriff hat bei mehreren Merkmalen von Wasserfällen Untergrenzen:

bei zu geringer Höhe spricht man nur noch von Katarakt,
bei zu geringem Gefälle von Stromschnellen und
bei zu geringer Wasserführung von Tropfenschleiern oder Rieselfällen.

Weitere Abgrenzungen gibt es bei künstlichen Wasserfällen:

Bei ausschließlichem Pumpbetrieb handelt es sich eher um spezielle Brunnenanlagen.
Bei ausschließlich technisch-funktionaler Gestaltung (Schussrinnen bei Talsperren, Wehre) ist der Begriff Wasserfall ebenfalls nicht oder nicht mehr gebräuchlich (siehe nachfolgend bei Sonderfälle).

Begriffliche Sonderfälle:

Bei Hangkanälen wurden wie ein Bach hangab fließende Abschnitte als Wasserfall bezeichnet (Beispiel: oberer Teil des Nabentaler Wasserfalls im Harz).
Mit dem mühlentechnischen Fachbegriff Wasserfall wurde das auf das Wehr und auf das Mühlrad konzentrierte Gefälle des Gewässers bezeichnet.
Seewasserfall: saloppes Sprachspiel, bezieht sich auf Lage in kurzem Fließgewässer zwischen Seen
Unterseeischer Wasserfall: saloppes Sprachspiel

[Bearbeiten] Galerie

Videoaufnahme des Rheinfalls in Neuhausen, Schweiz	Wasserfall im Parque do Caracol, Brasilien	Boti Falls, Ghana-Eastern Region, bei Niedrigwasser, hier sind Tosbecken und die Auskolkung gut zu erkennen.	Wasserfall in Afrika
Der Salto Angel stürzt fast 1.000 Meter tief in den venezolanischen Urwald.	Atlantik: Madeira, Nordküste („Brautschleier“)	Black Waterfalls, West Virginia	Purakaunui Falls, Neuseeland

[Bearbeiten] Entstehung und Typen

Generell hat ein Fließgewässer die Tendenz, durch rückschreitende Erosion und durch seine Schleppfracht (Transport von Sand, Kies, usw.) Gefällebrüche abzuschwächen und ein ausgeglichenes Längsprofil auszubilden. Diese Tendenz steht der Bildung von Wasserfällen entgegen, so dass sich Fallstufen nur bei besonderen Gegebenheiten bilden und erhalten. Es lassen sich zwei wesentliche Arten von Fallstufen mit Untergruppen unterscheiden:

Fallstufen, die durch die Fließdynamik des Gewässers selbst bedingt oder wesentlich mit bedingt sind

Beispiele für destruktive, durch Erosionsprozesse sich formende Wasserfälle

Wasserfälle bilden sich besonders oft dort, wo unter widerstandsfähigem Gestein leicht ausräumbares folgt. Am Übertritt des Wassers in den Bereich, wo das weichere Gestein ausstreicht, entsteht aus einer anfänglichen Auskolkung eine Stufe mit Gumpe und schließlich die Unterspülung des härteren Gesteins. Über dieser Höhlung bricht mit der Zeit das Gestein nach. Die Lage des Wasserfalls verschiebt sich dadurch im Laufe der Zeit stromaufwärts. (Diesen Formungsprozess nennt man ebenfalls Rückschreitende Erosion.) Berühmtestes Beispiel sind die Niagarafälle. Sehr viele kleine Fälle dieser Art findet man beispielsweise im Süddeutschen Schichtstufenland. Ähnlich verhält es sich bei den meisten Fällen Islands wo Basaltdecken als Fallbildner wirken.

Warum ein Wasserfall infolge von Auskolkung rückwärts wandert.

Auch in nahezu homogenem Gestein wie Granit oder Porphyr können sich aus Kolken über Stufen mit Gumpen formschöne Kaskadentreppen formen wie beispielsweise die Sieben Bütten. Dies gilt auch für Höhlenwasserfälle und eine ihrer Sonderform, die Gletschermühlen.

Beispiele für konstruktive, durch Mineral ausfällung sich formende Wasserfälle

Wasserfälle, die sich durch Karbonatausfällung an zunächst kleinen Gefällestufen (lokaler Druckabfall an der Fallkante) nach und nach aufbauen. Die Terrassenkanten aus Travertin (auch Kalktuff genannt) können bis um 100 m Höhe erreichen, besonders zahlreich in Karstgebieten. Beispiele sind die Plitvicer Seen, der Uracher Wasserfall oder, als größter dieser Wasserfälle, der Huangguoshu-Wasserfall in China. Auch an Steinernen Rinnen können sich Wasserfälle bilden.

Fallstufen, die bereits ohne nennenswertes Zutun des Fließgewässers gegeben sind

Beispiele für sich verstärkende oder regenerierende Fallstufen:

Wasserfälle, die über Geländestufen aktiver Verwerfungen hinabstürzen. Hierzu kann man auch Gletschermühlen zählen, die Gletscherspalten hinabstürzen.
Wasserfälle, die über Brandungskliffs ins Meer stürzen ('Brautschleier' bei Seixal auf Madeira, Kieler Wasserfall auf Rügen)
Wasserfälle von Nebenbächen, die der stärkeren Tiefenerosion des Vorfluters nicht folgen können und daher eine Mündungsstufe hinabstürzen (Raumünzacher Wasserfall im Murgtal, Wasserfall des Bornichbaches am Mittelrhein)
Wasserfälle von Nebenbächen, die über Prallhängen von Vorflutern münden und daher eine Mündungsstufe hinabstürzen (Tannegger Wasserfall in der Wutachschlucht)

Beispiele für gegebene, sich nicht regenerierende Fallstufen:

Talstufen, die durch eiszeitliche Gletscher entstanden sind (Mitunter sehr hohe Wasserfälle, manchmal fast ohne eigene Überformung der Felsstufe, manchmal mit Klamm- oder Kaskadenbildung)
Wechsel von widerstandsfähigem zu leicht ausräumbarem Gestein oder freigelegter Wechsel zu Lockermaterialien wie am Rheinfall
Querende Verwerfungsfugen mit leicht ausräumbarem zerrüttetem Gestein (Großer Ravennafall im Höllental) oder große Klüfte (wichtiger Faktor der Detailausformung von Fallstufen, beispielsweise bei den Triberger Wasserfällen)
Natürliches Abkürzen von Talwindungen (meist Abschnürung gebundener Mäander oder ähnlich: Abkürzung eines Nebenbaches direkt zum Hauptfluss). Beispiele: Cirque de Navacelles in den Cevennen, Schlichemklamm bei Rottweil
Künstliche Abkürzungen von Gewässerläufen (Wasserkraftnutzung, Hochwasserschutz, oft nur Vorgriff zu erwartender natürlicher Entwicklung). Beispiele: Wasserfälle von Coo und Elzbach-Wasserfall bei Pyrmont.
Rückläufe aus künstlichen Zuleitungen zu ehemaligen Wasserkraftanlagen (natürliche Weiterformung abgeschlossener anthropogener Geländeformen). Beispiele: Spiegeltaler Wasserfall im Harz, Blauenthaler Wasserfall im Erzgebirge
Künstliche Gefällebrüche durch Steinbrüche in Talsohlen (natürliche Weiterformung abgeschlossener anthropogener Geländeformen). Beispiele: Krenkinger Wasserfall im Tal der Steina, Laubachfälle im Neandertal
Als solche gestaltete künstliche Wasserfälle. Beispiele: Radauwasserfall; Wasserfälle im Bergpark Wilhelmshöhe in Kassel

Zwischen diesen Typen gibt es zahlreiche Übergangs- und Mischformen. Beispielsweise kommen in glaziär geprägtem Relief oft gerundete Längsprofile von Steilstufen vor. Hängetäler (Seitental, das hoch über dem Boden eines gletschergeformten Trogtales mündet) können ganz allmählich in die Wand eines Trogtales übergehen und diese wiederum in die breite Talsohle. Die Auskolkung führt erst im Zuge weiterer Überformung durch den Wasserfall zu einer ausgeprägten Prallzone bzw. zu einer kaskadenartigen Stufenfolge in der Kopfzone des Falles.

Wasserfall aus Eis an einer Felswand in der Rhön

[Bearbeiten] Bekannte Wasserfälle

Boyomafälle, Fluss Kongo, Demokratische Republik Kongo, Fallhöhe um 5 m, eingebettet in Kataraktstrecke (60 m auf rund 15 km), wasserreichster Fall der Welt, jährliches Mittel: 17.000 m³/s
Viktoriafälle, Sambesi, zwischen Simbabwe und Sambia, im Februar und März größter „Wasservorhang“ der Welt mit einer Breite von 1708 m und Fallhöhe von 99 m, mittlerer jährlicher Durchfluss: 1090 m³/s; höchste Wassermenge ca. 9100 m³/s
Niagarafälle in Nordamerika, an dem Niagara zwischen den USA und Kanada, Höhe: bis 59 m, mittlerer jährlicher Durchfluss: ca. 6000 m³/s
Iguazú-Fälle, in Südamerika, am Iguazú-Fluss an der Grenze zwischen Brasilien und Argentinien, Höhe: 72 m, mittlerer jährlicher Durchfluss: 1740 m³/s
Dettifoss der Jökulsá á Fjöllum, Island, neben dem Rheinfall größter Wasserfall Europas, Höhe: 44 m, mittlerer jährlicher Durchfluss: 193 m³/s
Rheinfall bei Schaffhausen, Schweiz, neben dem Dettifoss größter Wasserfall Europas, Höhe: um 22 m, mittlerer jährlicher Durchfluss: 373 m³/s (mittlerer Sommerdurchfluss: ca. 700 m³/s)
Engstligenfälle bei Adelboden, Schweiz, mit ca. 600 m die zweithöchsten Wasserfälle der Alpen
Seerenbachfall am Walensee, Schweiz, ebenfalls ca. 600 m Fallhöhe in drei Stufen. Am Fuß entspringt noch die Rinquelle mit einer Fallhöhe von ca. 40 m direkt aus der Felswand als Karstquelle
Krimmler Wasserfälle, Krimmler Ache mit 380 Metern (wasserreiche Kaskade aus 3 Stufen mit 140, 100 und 140 m) die höchsten Wasserfälle Österreichs
Reichenbachfälle, Schweiz, Kaskade von 7 Stufen mit Gesamthöhe von 250 Meter, Szene des Endkampfs zwischen Arthur Conan Doyles fiktionalen Charakteren Sherlock Holmes und Professor Moriarty
Röthbachfall im Berchtesgadener Land am Obersee (Nähe Königssee), mit etwa 470 m Gesamt- und 380 m reiner Fallhöhe der höchste Wasserfall in Deutschland, allerdings kaum bekannt und schwer zu erreichen
Limunsudan Falls, 265 m, in der philippinischen Provinz Lanao del Norte.
Die Triberger Wasserfälle der Gutach im Schwarzwald, mit 162 Metern der höchste leicht zugängliche Wasserfall Deutschlands, eine Kaskade mit 7 Stufen auf mehreren hundert Metern
Der Salto Angel im südöstlichen Venezuela stürzt vom Tafelberg Auyan-Tepui 978 Meter in die Tiefe; damit ist er der höchste Einzel-Wasserfall der Erde. Auf halbem Weg zerstäubt das Wasser und wandelt sich am Fuß der Felswand wieder zu einem Fluss. Kurz darauf stürzt er über eine Steilstufe im Wald abermals in die Tiefe. Rechnet man den unteren Fall hinzu, ergeben sich sogar fast 1200 m Fallhöhe.
Vor einigen Jahren wurde im Südosten Venezuelas ein Doppelfall mit einer Gesamthöhe von 1250 Metern entdeckt, der vom abgelegenen Marahuaca-Tepui herabstürzt.
Die fünfstufigen Tugela Falls befinden sich im Royal Natal National Park der südafrikanischen Provinz KwaZulu-Natal und haben eine Gesamthöhe von 948 Metern.
Der peruanische Gocta ist mit 771 Metern (Doppelfall) der dritthöchste Wasserfall der Erde.
Tännforsen vattenfallet ist der größte schwedische und wahrscheinlich größte europäische Seewasserfall. Je nach Jahreszeit stürzen 400 bis mehr als 750 Kubikmeter je Sekunde Wasser des Sees Tännsjön in der größten Stufe über 37 Meter in den tiefer gelegenen See Östra Noren. Diese Attraktion ist, in einem Naturschutzgebiet gelegen, gut zugänglich.
Die dreiteiligen Yosemite Falls befinden sich im Yosemite-Nationalpark und sind mit einer Gesamthöhe von 739 m die höchsten Wasserfälle von Nordamerika.

[Bearbeiten] Ökologische Aspekte

Wasserfälle stellen für flussaufwärts ziehende Fischarten ein Hindernis dar, welches von den daran angepassten Arten (z. B. Lachs) überwunden werden kann. Zur Überwindung kleinerer, vor allem künstlich angelegter, Wasserfälle und Staustufen werden mancherorts Fischwege errichtet.

[Bearbeiten] Siehe auch

[Bearbeiten] Literatur

T. W. Noyes: The Worlds Great Waterfalls. In: National Geographic Magazine. Nr. 50, 1926, S. 29-59.
M. Schwarzbach: Isländische Wasserfälle und eine genetische Systematik der Wasserfälle überhaupt. In: Z. Geomorph. N.F. Band 11, Berlin 1967, S. 377–417.
R. W. Young: Waterfalls, Form and Progress. In: Z. Geomorph. N.F. Suppl. Band 55, Berlin 1985, S. 81–95.