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Wetter Messeinheiten

Erklärung einiger Messgrössen

Nachstehend finden Sie einige wichtige Wetterbegriffe.

Die Anforderungen des DWD (Deutscher Wetterdienst) an Standort und Aufstellung einer Wetterstation sind im privaten Bereich nur sehr schwer zu erfüllen. Hier eine Zusammenfassung der wichtigsten Punkte.

Anforderung an den Standort:
1.) Die Station soll nicht auf Kuppen, an Hängen, in Senken oder in unmittelbarer Nähe von Steilhängen liegen
2.) Die Umgebung muss frei von Hindernissen sein, die die Messungen behindern (lockere, flache Bebauung bzw. Bewuchs in der Nähe ist als Windschutz für die Niederschlagsmessung allerdings erwünscht)
3.) Der Höhenunterschied soll im Umkreis von 200 m nicht größer als 30 m sein
4.) Die Station soll nicht in der Nähe von Feuchte-, Wärme-, Staub und elektromagnetischen Quellen liegen (z.B. Treibhäuser etc.)
5.) Möglichst geringe Versiegelung des Erdbodens in der unmittelbaren Umgebung

Anforderung an das Messfeld:
1.) Das Freigelände, in dem die meisten Geräte aufgestellt werden, trägt die Bezeichnung "Messfeld". Es hat die Idealmaße von 25m mal 25 m, wobei die Fläche für die Aufstellung der Geräte selbst 15 m mal 15 m beträgt
2.) Die Fläche des Messfeldes soll eben und mit Rasen bewachsen sein. Der Weg zur Hütte und zu anderen Messgeräten darf höchstens mit Gehwegplatten belegt werden
3.) Der Erdboden soll in seiner natürlichen, gewachsenen Zusammensetzung erhalten bleiben
4.) Es muss mit Ausnahme der Messplätze für die Erdbodentemperaturen und den Erdbodenzustand mit kurz gehaltenem Rasen bedeckt sein
5.) Eine gute Durchlüftung des Messfeldes bei gleichzeitigem Schutz vor starkem Wind (wegen der Niederschlagsmessung) muss gewährleistet sein
6.) Das Messfeld soll überwiegend von der Sonne beschienen werden
7.) Massive Hindernisse (z.B. Gebäude, Mauern) sollen mindestens 10 m vom Messfeld (15 m mal 15 m) entfernt sein

Anbringung der einzelnen Messgeräte:

Für die Aufstellung der Thermometerhütte gilt:
1.) Standort inmitten der Rasenfläche
2.) Frei von Erschütterungsquellen
3.) Türöffnung in Richtung Nord
4.) Hüttenkasten so hoch, dass sich die Messfühler in exakt 2 m Höhe befinden
5.) Büsche und Bäume dürfen durch ihr Wachstum nicht die Messgeräte beeinträchtigen

Das Erdbodenmessfeld:
1.) Es wird in einer Entfernung von kleiner gleich 2,5m südlich der Thermometerhütte angelegt. Bei Platzmangel darf es auch östlich oder westlich angelegt werden.
2.) Bei konventioneller Messung hat es eine Größe von 2 mal 3,8 m und bei automatischer Messung von 2 mal 2,5 m. Es soll aus natürlich gewachsenem (nicht aufgeschüttetem) Boden bestehen
3.) Die Fläche ist von Bewuchs freizuhalten; abgelagerte Niederschläge dürfen nicht beseitigt werden.
4.) Die Erdbodenthermometer werden von Ost nach West fortschreitend so in den Boden eingebracht, dass sich die Messfühler in Tiefen von 5, 10, 20, 50 und 100 cm befinden. Der Abstand zwischen den Thermometern in 5cm und 10 cm sollte 10 cm, zwischen den Thermometern in 20 cm, 50 cm und 100 cm sollte 50 cm sein, zum Flächenrand sollte 1 m eingehalten werden nach Süden.
5.) Für das Minimumthermometer am Erdboden dient als Geräteträger ein Metallstab, auf dem die Halterung für das Thermometer stufenlos verschoben werden kann. Der Stab hat eine Länge von 50 cm, an Stationen >500 m ü. NN wegen der zu erwartenden größeren Schneehöhen eine Länge von 1 m. Er wird senkrecht in das Erdbodenmessfeld gesteckt und die Halterung so eingestellt, dass das Thermometer sich waagerecht 5 cm über dem unbewachsenen Boden bzw. der Schneedecke befindet. Der Abstand zu den Erdbodenthermometern soll 50 cm betragen.

Niederschlagsmessgerät:
Das Niederschlagsmessgerät soll in einem Abstand zu Hindernissen oder anderen Sensoren aufgestellt werden, der mindestens der 2-fachen, im Idealfall der 4-fachen Hindernis-/Sensorhöhe entspricht. Zu Hindernissen oder Sensoren, die niedriger sind als die Auffanghöhe, soll die Entfernung des Niederschlagsmessers mindestens 2 m betragen. Die Aufstellung erfolgt auf einer ebenen, mit Gras bewachsenem Fläche, ggf. auf einer Kiesfläche, aber nicht auf Dächern oder Terrassen. Schneeverwehungen dürfen das Messgerät auf keinen Fall erreichen.
Der Niederschlagsmesser wird an einem senkrechten Pfahl befestigt. Der am Pfahl befestigte Sensor soll nach Norden zeigen.
Im Normalfall ragt der Pfahl 90 cm aus dem Boden, die Auffangfläche befindet sich in exakt 1m Höhe.
Bei einer Stationshöhe von >500 m ü. NN beträgt die Höhe der Auffangfläche 1,5 m, bei einer Stationshöhe von >800 m ü. NN 2m über Grund.

Sensor für Windgeschwindigkeit und Windrichtung
Der Sensor wird auf einem freistehenden senkrechten Mast in 10m oder 12 m Höhe über Grund montiert. Kippmaste sind auch erlaubt.
Hindernisse sollen mindestens 10 mal so weit entfernt sein, wie sie den Windsensor überragen.

Quelle: DWD

Besonders im Winter wichtig

Verfolgt man mit Interesse den Wetterbericht und die Prognose für die nächsten Tage, so erfährt man, mit welchen Temperaturen zu rechnen ist. Man kann sich darauf einrichten und die Kleidung entsprechend wählen. Der Haken: die Temperaturen der Wetterprognose beruhen auf den echten Temperaturen der Luft.

Das weit wichtigere Kriterium, besonders im Winter, ist aber die gefühlte Temperatur. Dazu ein Beispiel: wenn es im Winter eine Lufttemperatur von hat und es geht ein kalter, starker Wind, dann beträgt die gefühlte Temperatur etwa -10 bis -15 Grad Celsius, also man empfindet das Wetter als viel kälter, als es in Wirklichkeit ist, weil der Wind diesen Eindruck verstärkt.

Der gleiche Effekt trifft auch im Sommer zu, wenn durch die Sonneneinstrahlung das Wetter als viel wärmer empfunden wird, als es in Wirklichkeit ist, zumal die Wetterprognose die Lufttemperatur im Schatten angibt. Hat man sich zu warm bekleidet und bewegt sich in der Sonne, wird man auf eine ganz andere gefühlte Temperatur kommen, als eigentlich im Schatten gemessen wird.

So ist die gefühlte Temperatur eigentlich das Kriterium, ob man in der Übergangszeit von Herbst auf Winter schon die Winterjacke brauchen wird oder ob noch die leichtere und dünnere Jacke ausreicht. Das Problem dabei ist, dass man diese Auskunft erst erhalten wird, wenn man sich bereits im Freien bewegt, denn jeder Mensch reagiert anders und hat ein anderes Temperaturempfinden.

Windgeschwindigkeit über Land

Die Windstärke gibt die Windgeschwindigkeit und damit auch die Gefährlichkeit der Luftbewegung wieder. International wird die Windstärke durch die Beaufort-Skala in Windgeschwindigkeiten eingeteilt, für die Luftfahrt, oft auch für den Wetterbericht, werden aber darüber hinaus eigene Messinstrumente eingesetzt, um noch präzisere Werte zu erhalten.

Als Kritierium für die Einteilung der Windstärke wird die Beaufort-Skala verwendet. Sir Francis Beaufort war im 19. Jahrhundert ein englischer Admiral, der die auch heute noch verwendete Skala entwickelt hatte.

Kriterium für die Messung nach der Beaufort-Skala ist die Luftbewegung in zehn Meter Höhe über dem Boden. Die Beaufort-Skala umfasst 13 Stufen, wobei der Beaufort-Grad 0 Windstille bedeutet und Beaufort-Grad 12 umschreibt den Orkan und damit die größte Gefahr.

Beaufort-Grad 0
Beim Beaufort-Grad 0 beträgt die Luftbewegung weniger Geschwindigkeit als 1 km/h. Dabei handelt es sich um Windstille, die auch dadurch zu erkennen ist, das beispielsweise Rauch senkrecht in den Himmel aufsteigt.

Beaufort-Grad 1
Der Grad 1 zeigt durch den Rauch bereits einen leichten Wind, der bis zu 5 km/h betragen kann. In der Skala wird von einem leichten Zug gesprochen.

Beaufort-Grad 2
Von einer leichten Brise wird bei Grad 2 in der Beaufort-Skala gesprochen. Der Wind bewegt Blätter und man kann ihn deutlich spüren. Die Windgeschwindigkeiten betragen 6 bis 11 km/h.

Beaufort-Grad 3
Die Windgeschwindigkeit steigert sich auf 12 bis 19 km/h, dünne Zweige werden vom Wind bewegt. In der Beaufort-Skala spricht man von einer schwachen Brise oder einem schwachen Wind.

Beaufort-Grad 4
Mäßiger Wind oder mäßige Brise wird der Wind bei Grad 4 genannt. Die Windgeschwindigkeit erreicht 20 bis 28 km/h und der Wind ist damit fähig, leichte Gegenstände zu haben und weiterzutransportieren wie beispielsweise ein Blatt Papier.

Beaufort-Grad 5
Der Wind erreicht Geschwindigkeiten von 29 bis 38 km/h. Auf großen Wasserflächen können sich Schaumkronen bilden. Kleine Bäume beginnen zu schwanken. Die Skala umschreibt den Grad 5 als frische Brise oder frischen Wind.

Beaufort-Grad 6
Ab dem Grad 6 beginnt der Mensch, den Wind als Sturm zu bezeichnen. Die Beaufort-Skala spricht von einem starken Wind, der Windgeschwindigkeiten von 39 bis 49 km/h erreichen kann. Damit werden auch dickere Äste bewegt.

Beaufort-Grad 7
Dieser Grad wird als steifer Wind bezeichnet. Bei Gegenwind bekommt man erste Schwierigkeiten, voranzukommen. Die Windgeschwindigkeit beträgt 50 bis 61 km/h

Beaufort-Grad 8
Die Windgeschwindigkeit steigt auf 62 bis 74 km/h. Kleine Äste werden abgebrochen und die Mühe beim Gehen gegen den Wind steigt weiter an. Die Beaufort-Skala spricht vom stürmischen Wind.

Beaufort-Grad 9
Ab diesem Grad beginnen erste Schäden an Gebäuden, vor allem an Dächern. Dachelemente können sich lösen, ganze Äste brechen von Bäumen ab. Die Windgeschwindigkeit beträgt 75 bis 88 km/h, die Skala spricht vom Sturm.

Beaufort-Grad 10
Vom schweren Sturm spricht die Skala bei Grad 10. Die Windgeschwindigkeit beträgt 89 bis 102 km/h und es gibt auch an den Häusern schwere Schäden. Manche Bäume werden abgebrochen.

Beaufort-Grad 11
Bei diesem Grad werden Bäume sogar entwurzelt, die Windgeschwindigkeit beträgt 103 bis 117 km/h. Die Beaufort-Skala spricht von einem orkanartigen Sturm. Große Sturmschäden an den Gebäuden.

Beaufort-Grad 12
Der höchste Grad der Beaufort-Skala umschreibt den Orkan. Die Windgeschwindigkeit beträgt über 117 km/h und der Orkan richtet schwere Verwüstungen an.

Gewicht der Luft

Der Luftdruck bezeichnet den Druck, den die Masse an Luft unter Einwirkung der Erdanziehungskraft ausgeübt wird. Er wird als Gewicht der Luftsäule pro Flächeneinheit definiert und die Luftsäule reicht dabei vom Erdboden bis zur äußeren Grenze der Erdatmosphäre. Die Maßeinheit für den Luftdruck ist Hektopascal (hPa).

Viele Menschen haben zu Hause die Wetterstationen an der Wand hängen, die sehr beliebt geworden sind und neben der Innentemperatur auch Außenwerte, Wetterprognosen und eben auch den Luftdruck anzeigen. Ein normaler Wert des Luftdrucks liegt bei 1013.25 hPa.

Liegt der Wert deutlich darunter, dann gibt es ein Tiefdrucksystem, das Regen und Wolken bringt. Liegt der Wert des Luftdrucks deutlich über dem normalen Wert, dann gibt es ein Hochdruckgebiet mit viel Sonnenschein. Grundlage der Wetterprognose auf den heimischen Wetterstationen ist die Veränderung des Luftdrucks, obwohl die Prognose so nicht immer stimmt, aber der Luftdruck deutet doch oft darauf hin, dass sich das Wetter zu verändern beginnt. Werte unter 1.000 hPa sind sehr selten und Werte über 1.035 hPa ebenfalls.

Der Luftdruck nimmt mit der Höhe sehr stark ab. Schon über 5.500 m unterschreitet der Luftdruck die Grenze von 500 hPa - nicht einmal die Hälfte des Normalwertes in Bodennähe.

Sonnenschein, klarer bis leicht diffuser Himmel

Sommer: 600 - 1000 W/m2
Winter: 300 - 500 W/m2

Sonnenschein, leichte bis mittlere Bewölkung

Sommer: 300 - 600 W/m2
Winter: 150 - 300 W/m2

Stark bewölkt bis nebelig trüb

Sommer: 100 - 300 W/m2 Winter 50 - 150 W/m2

Die Sonneneinstrahlung und damit die Stahlungsenergie die zur Verfügung steht ist stark vom Wetter abhängig. Die Strahlungsleistung der Sonne oder auch Strahlungsenergie wird gemessen in Watt/m2. Die ankommende Energiemenge an klaren Hochsommertagen kann bis zu 20 mal höher sein als die Energiemenge an einem bedecktem Wintertag.

Globalstrahlung
Unter Globalstrahlung versteht man die Summe der an einem Ort eintreffenden Solarstrahlung. Sie setzt sich zusammen aus der auf direktem Weg eintreffenden Solarstrahlung, der Direktstrahlung und der Strahlung, die über Reflexion an Wolken, Wasser- und Staubteilchen die Erdoberfläche erreicht, die Diffusstrahlung. Gäbe es keine Erdatmosphäre, würde sich der Wert der Globalstrahlung aus geometrischen Gründen zu einem Viertel der Solarkonstante, also 342 W/m2, ergeben, wenn man über die gesamte Erdoberfläche mittelt. Von der Globalstrahlung zu unterscheiden ist die klimatologisch wichtige Nettostrahlung, die die absorbierte Sonnenstrahlung angibt, d. h. abzüglich des reflektierten Anteils, der Albedo, siehe Strahlungshaushalt der Erde.

Gemessen wird die Globalstrahlung in der Einheit der Bestrahlungsstärke, Watt pro Quadratmeter (W/m2)

Die Globalstrahlung erreicht bei wolkenlosem Himmel im Sommer in Mitteleuropa etwa 1000 W/m2. Bei trübem, wolkigem Wetter besteht sie nur aus dem Diffusstrahlungsanteil und ihr Wert sinkt auf Werte unter 100 W/m2. Ab einem Wert von ca.120 W/m2 spricht man von Sonnenschein.

Ein Globalstrahlungssensor oder Pyranometer misst den Momentanwert der Strahlung (ausgegeben meist in W/m). Durch Summierung über bestimmte Zeiträume, beispielsweise Stunden, Tage oder Jahre, ergibt sich daraus ein Energieertrag, der in kWh/m2; gemessen wird, und auf den aufsummierten Zeitraum bezogen sein kann. Tageserträge werden in kWh/m2 angegeben.

In Deutschland liegt die eingestrahlte Sonnenenergie im Jahresmittel zwischen 900 und 1200 kWh pro m2 und Jahr auf eine horizontale Fläche, das entspricht ca. 100 bis 135 W/m2. Die Werte liegen dabei, abgesehen von Beeinflussungen durch lokale Wettergegebenheiten höher, je mehr man sich dem Äquator nähert, also sind sie im Süden des Landes höher als im Norden. Auch die Höhe über dem Meeresspiegel, also die Dicke der Atmosphäre, die die Sonne durchdringen muss, beeinflusst diesen Wert.

In Spanien beträgt die Globalstrahlung etwa 2000 kWh/(m2*a) (230 W/m2), in der Sahara 2500 kWh/(m2;*a) (285 W/m2;).
Quelle: Wikipedia


Grünlandtemperatur

Die Grünlandtemperatur (auch Grünlandtemperatur-Summe (GTS)) ist eine Temperatursumme, welche den Vegetationsbeginn kennzeichnet. Überschreitet die Grünlandtemperatur-Summe den Wert 200 K, dann spricht die Agrarmeteorologie vom nachhaltigen Vegetationsbeginn. Die Feldarbeit kann nun beginnen.
Ab einem Wert von 200 K nimmt der Boden wieder genügend Stickstoff auf und kann diesen auch verarbeiten. Das Wachstum beginnt.
Die Berechnung der Temperatursumme beginnt am 01. Januar. Addiert werden alle positiven Tagesmitteltemperaturen. Im Januar erfolgt zusätzlich eine Gewichtung um den Faktor 0,5, im Februar um den Faktor 0,75. Ab März geht das volle Tagesmittel in die Berechnung ein.

Kältesumme
Die Kältesumme ist die Summe der Beträge der negativen Tagesmittelwerte der Lufttemperatur über einen bestimmten Zeitraum. Sie wird ohne Einheit angegeben. Die Kältesumme dient zur Bewertung der thermischen Verhältnisse (Kälte) eines Winters und wird deshalb in der Regel für den gesamten Winter angegeben. Allerdings wird der "Winter" in Einzelfällen unterschiedlich festgelegt: teilweise wird darunter nur der meteorologische Winter (die Monate Dezember, Januar und Februar), teilweise aber auch die Zeit von November bis März verstanden. Es ist deshalb erforderlich, dass zur Kältesumme immer der Bezugszeitraum genannt wird, auf den sich dieser Wert bezieht.
Für die Kälte eines Winters gelten folgende Kennzeichnungen:

Kältesumme (Nov. - März) unter 100 - mild
Kältesumme (Nov. - März) 100 - 199 - mäßig warm
Kältesumme (Nov. - März) 200 - 299 - mäßig kalt
Kältesumme (Nov. - März) 300 und höher - streng

Quelle:DWD

Wärmesumme
Unter Wärmesumme ist vereinfacht die Summe von Temperaturen, in der Regel der Tagesmittel der Lufttemperaturen zu verstehen. Die Summe kann ab einem bestimmten Termin und/oder ab einer bestimmten Temperaturschwelle gebildet werden.
Die Methode der Wärmesummen wird überwiegend in der Agrarmeteorologie und zwar nicht nur in der aktuellen agrarmeteorologischen Beratung, sondern auch für agrarklimatologische Fragestellungen verwendet.
Anwendungsbeispiele für die Wäremesumme sind:

Beim Grünland wird die Wärmesumme nach Ernst und Loeper benutzt, um den Vegetationsbeginn und somit den Termin von Düngungsmaßnahmen zu bestimmen. Dabei erfolgt die Aufsummierung der Tagesmitteltemperaturen über 0° C, wobei der Januar mit 0.5 und der Februar mit 0.75 gewichtet wird. Bei einer Wärmesumme von 200 Grad ist eine Düngung angesagt.
Die Temperatursumme wird auch genutzt, um - von beobachteten phänologischen Phasen ausgehend - Antworten auf bestimmte Fragestellungen in der Landwirtschaft wie z.B. Reifegrade landwirtschaftlicher Produkte zu finden. Das bekannteste Verfahren ist die Bestimmung des Erntezeitpunktes von Mais.
Weiterhin wird die Methode für phänologische Vorhersagen genutzt. Es wird eine Pflanze als Zeigerpflanze ausgewählt, um mit deren Wärmesummen ein späteres Stadium dieser oder einer anderen Pflanze vorherzusagen.
In der Klimamodellierung werden mit ihrer Hilfe die für viele Modelle erforderlichen phänologischen Phasen simuliert.

Quelle: DWD

An einem bestimmten Ort ermittelt, stellt der Windverlauf die mögliche Leistungsausbeute für die Belange von Windkraftanlagen oder Windrädern dar.
Der Windverlauf gibt dabei die Menge an Luft an, welche über einen bestimmten Zeitraum am Meßort durchgesetzt wird. Dabei wird jede aufgetretene Windgeschwindigkeit zusammen mit der Zeitspanne ihres Auftretens über einen Zeitraum integriert.
Berechnungsbeispiel:
Nehmen wir an, der Wind weht mit einer konstanten Geschwindigkeit von 15 km/h und 20 Stunden lang,
so ergibt das einen Windverlauf von Geschwindigkeit (25 km/h) x Zeit/24h (20/24h) = 20,83 km
Und weiter in der Annahme: das in einem Monat mit 30 Tagen und an jedem Tag mit diesem Wert, so ergibt das einen Monats-Windverlauf von 625 km (20,83x30) – [bzw. tatsächlich 15 000 km]

Anzeige Centibar (cb) Bodenbedingungen

0 – 10 cb: Gesättigter Boden (ein bis zwei Tage nach dem Niederschlag).
0 – 20 cb: Der Boden ist ausreichend feucht, grober Sandboden beginnt auszutrocknen.
30 – 60 cb: Der Boden sollte bewässert werden, außer bei schweren Lehmböden
60 – 100 cb Schwerer Boden sollte bewässert werden.
100 – 200 cb: Der Erdboden ist extrem trocken.
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