Als System wird nach wie vor das Höhlenwetter, und als Umgebung die freie Atmosphäre, das Deckgebirge sowie der feste und flüssige Höhleninhalt angesehen.
Im Winter dringt die Kaltluft in die Höhle und steigt auf, wobei sie mit zunehmenden Höhe eine Druckentlastung erfährt. Die dabei von der Luft verrichtete Arbeit und die dazu erforderliche Wärme, die umgesetzt werden muss, lässt sich berechnen und wird als trockenadiabatischer Temperaturgradient bezeichnet. Er beträgt -0,98 °C/100 m, d.h. Luft kühlt sich beim Aufstieg um 100 m um knapp ein Grad ab (nicht mit dem geometrischen Temperaturgradienten verwechseln) (LILJEQUIST 1970: 85ff). Im Winter müßte die Luft am Ende des Riesenkamins um rund 2 °C kälter sein als am Eingang. Das Gegenteil ist jedoch der Fall, da nämlich Wärme vom Gestein an die Höhlenwetter abgegeben wird. Die Zustandsänderung ist somit isotherm und die Höhle keinesfalls ein isoliertes System.
Wäre sie adiabatisch, könnte die Wetterführung nicht funktionieren! Würde sich die Tagluft im Winter in der Höhle weiter abkühlen, was die trockenadiabatische Expansion fordert, käme praktisch eine Dichtezunahme und infolge dessen auch keine Wetterführung zustande! Im Sommer oben angesaugte Luft würde sich adiabatisch komprimiert erwärmen (statt abzukühlen!) und der Ansaugung durch die geringe Dichte Widerstand leisten.
Bei der Messreihe vom 24.3.1984 wurde eine
Windgeschwindigkeit im Gaudischluf von
ermittelt, was bezogen auf den Gangquerschnitt einem Luftdurchsatz
von rund
entspricht. Bei 101300 Pa
Luftdruck, 4 °C und 0 % relativer Feuchte folgt daraus ein
Massendurchsatz von
. Die Luft wird dabei von
-11 °C auf +4 °C bei Erreichen der temperaturkonstanten Zone
erwärmt. Die spezifische Wärmekapazität von Luft
beträgt
(KUSCH 1989: 13), d.h. die
Höhlenatmosphäre nimmt vom umgebenden Deckgebirge eine
thermische Leistung von
auf.
Mit den vorhandenen Zahlen ist es sehr schwierig,
abzuschätzen, welche Rolle der terrestrische Wärmestrom
für den Energiehaushalt eines Riesenhöhlensystems spielt.
Der Wärmestrom beträgt im globalen Schnitt
(KAPPELMEYER 1985: 435), in den Nördlichen Kalkalpen
der Schweiz liegt er bei 70-80
und
gegen Österreich nimmt er auf
zu
(pers. Mittl. M. LUETHI, ETH Zürich). Wenn man für das
Deckgebirge um die Salzgrabenhöhle einen Wärmefluß
von
annimmt und man sich den Wetterweg durch
die Höhle als perfekt zylindrische Röhre von 3 m
Durchmesser vorstellt, werden rein konduktiv pro Gangmeter 0,7536 W
an die Höhlenatmosphäre abgegeben. Um die genannte
Erwärmung um 15 °C hervorrufen zu können,
müßte der Wetterweg über 3000 km lang sein! Das darf
getrost als utopisch betrachtet werden. Für ein Bergwerk fand
KAPPELMEYER (1985: 455) eine lineare Wärmeübertragung vom
Gebirge an das Wetter in der Größenordnung von 0,1 kW pro
Meter Streckenlänge. Auch hier müßte der Wetterweg
immer noch über 20 km lang sein.
In der Höhle muss also eine um drei Zehnerpotenzen stärkere Energiequelle vorhanden sein, als die Erdwärme sie darstellt. Naheliegend ist, dass das Wasser, dessen spezifische Wärmekapazität mehr als viermal größer als jene von Luft ist, Wärme aus dem Aquifer in die durchlüfteten Höhlenteile abführt. Nicht vergessen werden darf auch, dass Wasser beim Gefrieren eine beträchtliche Erstarrungswärme (332,85 KJ * kg-1) abgibt, die sowohl vom Gestein als auch direkt vom Höhlenwetter aufgenommen wird. Natürlich kann auch die Erstarrungswärme allein den Energiehaushalt nicht aufrecht erhalten, da täglich mehr als 600 Tonnen Eis neu gebildet werden müßten. Dagegen genügt es bereits, rund 140 Liter Wasser pro Sekunde von 4 °C auf 0 °C herunterzukühlen, um allein dadurch die Wärmezufuhr an die Luft zu erklären. Die Schüttung ist im Winter zwar recht niedrig, aber die drei Effekte -terrestrischer Wärmefluß, Abkühlung von Wasser, Erstarrungswärme des Eises- addieren sich ja auf.
Im Sommer kehrt sich das Spiel um: Die warme Außenluft wird in der Höhle abgekühlt, d.h. der Höhle wird Energie zugeführt. Diese heizt das Karstwasser auf bzw. dient zum Schmelzen des Höhleneises. Die derzeit verfügbaren Klimadaten aus der Salzgrabenhöhle sind jedoch viel zu knapp, als dass überprüft werden könnte, ob die im Winter aus der Höhle abgeführte Energie von der Energiezufuhr im Sommer vollständig ausgeglichen wird oder ob ein langfristiger Abkühlungs- oder Erwärmungstrend vorliegt.